內存管理單元MMU（memory management unit）

內存管理單元MMU（memory management unit）的主要功能是虛擬地址（virtual memory addresses）到物理地址（physical addresses）的轉換。除此之外，它還可以實現內存保護（memory protection）、緩存控制（cache control）、總線仲裁（bus arbitration）以及存儲體切換（bank switching）。

工作機制

CPU將要請求的虛擬地址傳給MMU，然後MMU先在高速緩存TLB（Translation Lookaside Buffer）查找轉換關系，如果找到了相應的物理地址則直接訪問；如果找不到則在地址轉換表（Translation Table）裡查找計算。

虛擬地址

現代的內存管理單元是以頁的方式來分區虛擬地址空間（the range of addresses used by the processor）的。頁的大小是2的n次方，通常為幾KB。所以虛擬地址就被分為了兩個部分：virtual page number和offset。

頁表項（page table entry）

上面從虛擬頁號在頁表裡找到的存放物理頁表號的條目就是頁表項（PTE）。PTE一般占1個字長，裡面不僅包含了physical page number，還包含了重寫標志位（dirty bit）、訪問控制位（accessed bit）、允許讀寫的進程類型（user/supervisor mode）、是否可以被cached以及映射類型（PTE最後兩位）。

映射

• 映射方式

      映射方式有兩種，段映射和頁映射。段映射只用到一級頁表，頁映射用到一級頁表和二級頁表。

• 映射粒度

      段映射的映射粒度有兩種，1M section和16M supersection；頁映射的映射粒度有4K small page、64K large page和過時的1K tiny page。

References

1. Memory Management Unit
2. Translating Addresses
3. 映射方式