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S3C2410 MMU(存储器管理单元)详述

2024-11-07 来源:个人技术集锦

  MMU,全称Memory Manage Unit, 中文名——存储器管理单元。
  许多年以前,当人们还在使用DOS或是更古老的操作系统的时候,计算机的内存还非常小,一般都是以K为单位进行计算,相应的,当时的程序规模也不大,所以内存容量虽然小,但还是可以容纳当时的程序。但随着图形界面的兴起还用用户需求的不断增大,应用程序的规模也随之膨胀起来,终于一个难题出现在程序员的面前,那就是应用程序太大以至于内存容纳不下该程序,通常解决的办法是把程序分割成许多称为覆盖块(overlay)的片段。覆盖块0首先运行,结束时他将调用另一个覆盖块。虽然覆盖块的交换是由OS完成的,但是必须先由程序员把程序先进行分割,这是一个费时费力的工作,而且相当枯燥。人们必须找到更好的办法从根本上解决这个问题。不久人们找到了一个办法,这就是虚拟存储器(virtual memory).虚拟存储器的基本思想是程序,数据,堆栈的总的大小可以超过物理存储器的大小,操作系统把当前使用的部分保留在内存中,而把其他未被使用的部分保存在磁盘上。比如对一个16MB的程序和一个内存只有4MB的机器,OS通过选择,可以决定各个时刻将哪4M的内容保留在内存中,并在需要时在内存和磁盘间交换程序片段,这样就可以把这个16M的程序运行在一个只具有4M内存机器上了。而这个16M的程序在运行前不必由程序员进行分割。

  我们先根据上图解释一下分页后要用到的几个术语,在上面我们已经接触了页和页框,上图中绿色部分是物理空间,其中每一格表示一个物理页框。橘黄色部分是虚拟空间,每一格表示一个页,它由两部分组成,分别是Frame Index(页框索引)和位p(present 存在位),Frame Index的意义很明显,它指出本页是往哪个物理页框进行映射的,位p的意义则是指出本页的映射是否有效,如上图,当某个页并没有被映射时(或称“映射无效”,Frame Index部分为X),该位为0,映射有效则该位为1。

 我们执行下面这些指令(本例子的指令不针对任何特定机型,都是伪指令)

例2:

MOVE REG,8192

被转换为

MOVE REG,24576

例3:

MOVE REG,20500

被转换为

MOVE REG,12308

MOV REG,32780

  我们大致了解了MMU在我们的机器中扮演了什么角色以及它基本的工作内容是什么,下面我们将举例子说明它究竟是如何工作的(注意,本例中的MMU并无针对某种特定的机型,它是所有MMU工作的一个抽象)。

  以上就是MMU的工作过程。

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