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CPU内存管理：MMU SMMU

news 2025/8/7 13:32:07

MMU (Memory Management Unit)

MMU的主要功能为将虚拟地址映射为物理地址，同时提供访问权限的控制和缓存管理等功能。
CPU眼里的：内存映射 | 地址映射 | 页表 | MMU
CPU入门扫盲篇之MMU内存管理单元------万字长文带你搞定MMU&TLB&TWU
体系结构学习——(3)MMU (Memory Management Unit)
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单级页表地址转化过程：

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多级页表：

下图展示了多级页表（Multi-level Page Table）的工作原理。与传统的单级页表相比，这种设计通过将虚拟页号（VPN）划分为两个部分（P1和P2），实现了更高效的内存管理和更紧凑的页表结构。
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Translation Lookaside Buffer（TLB）

加速地址转换，缓存最近使用的页表项（PTE）内容，避免每次访问都查询页表。
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table walk unit (TWU)

TWU 是 CPU 或 MMU 中的专用硬件模块，负责在 TLB 缺失时自动遍历多级页表（Page Table Walk），将查询到的 PTE加载到 TLB 中。

SMMU (System Memory Management Unit)

主要实现管理设备（如DMA、外设）的内存访问，提供与MMU类似的地址转换和隔离功能，但面向系统总线。
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SMMU 页表结构

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StreamID 是硬件连接的物理标识符，用于唯一区分连接到 SMMU 的设备。类似于网络交换机中的端口号（PortID），每个设备在硬件设计时被分配固定的 StreamID。
STE 是 SMMU 的第一级查找表，通过 StreamID 索引到具体的 Context Descriptor（CD），决定设备使用的地址转换规则。
CD 是第二阶段配置，包含设备地址转换所需的全部信息，其核心字段指向阶段1页表基址（TTB0），类似于 CPU MMU 的页表寄存器。