ARM学习笔记 （二）存储系统

CP15: 用于存储管理的系统控制协处理器。

 

Translate Table页表是在内存中用来存放虚拟地址和物理地址转换的映射关系表, C2就是用来存放页表的基地址（也就是页表有可能会更新）；而TLB (Translatelookaside buffer)是个特殊的存储器件，从内存中的页表查询.

 

由于ARM支持的存储块分为这几个粒度的：section 1M, Large page64KB, Small page 4KB, Tiny page 1KB.

页表映射：



一级页表：  

以段为单位以及二级页表地址的变换。

 

上图中的位[1:0]是定义它究竟是做什么类型的转换。

二级页表：

以大页和小页为单位的变换，二者如下图，唯一的差别就是二级页表的位数不同

存储访问失效：如果在产品端发生这样的错误，哪怕是千分之一的机器，都是不可原谅的！要查一下具体原因：

 

另外转载：

1. 关于地址

    要知道虚拟内存机制必须了解ARM9中的3种地址：VA（虚地址），MVA（修正后虚地址），PA（物理地址）

    1）VA，是程序中的逻辑地址，0x00000000~0xFFFFFFFF。
    2）MVA，由于多个进程执行，逻辑地址会重合。所以，跟据进程号将逻辑地址分布到整个内存中。MVA = (PID << 25)  | VA
    3）PA，MVA通过MMU转换后的地址。

    由2可知，地址位共32位，PID占7位，所以最多只能有 128 个进程。而每个进程可访问的地址位为25位，故只能分到 32MB 的地址空间。（注：不是物理内存空间）

    PID是存放在CP15协处理器的C13寄存器的高7位。





 

2. 关于虚拟内存转换

    CP15从C2中获得页基址（TTB）。将 MVA 的高12位作为页表索引值。获得页表项：TTB [ MVA >> 20 ]。注意：页表项是32位的。

    从上可知，一个页表最多有4096个页表项，也就是4K。那么，每个页表项可以表示1MB的地址空间。

    得来的项表项分三种：

    1）段页描述符，直接指向1MB的内存空间。
    2）粗页描述符，有256个二级页表项，每个二级页表项指向4KB的内存空间。
    3）细页描述符，有1024个二级页表项，每个二级页表项指向1KB的内存空间。

    ## 粗页描述符中存放的是粗页表二级表的基址。 将MVA的[19~12]位用来进行二级页表查寻。粗页表二级表分两种：

    1）大页描述符，一个描述符可以对应64KB的内存地址，但16个二级描述符对应同一块内存。
    2）小页描述符，一个描述符只对应4KB的内存地址，每个二级描述符只对应一块内存。

    ## 细页描述符中存放的是细页表二级表的基址。将MVA的[19~10]，共计10位用于进行二级页表索引。二级页表共1024个描述符。剩下的10位作为基址，可访问空间为1024B。

    如下是内存转换图：



(这样看来,vmalloc最大能分配的内存大小就是VMALLOC_START到VMALLOC_END之间，为250M。）

 

 

[参考文献]

《ARM体系结构与编程》

Linux内核学习和研究及嵌入式(ARM)学习和研究的开放文档 http://lli_njupt.0fees.net/index.html

 

位[1:0]是定义它究竟是做什么类型的转换。

二级页表：

以大页和小页为单位的变换，二者如下图，唯一的差别就是二级页表的位数不同

位[1:0]是定义它究竟是做什么类型的转换。
二级页表：
以大页和小页为单位的变换，二者如下图，唯一的差别就是二级页表的位数不同