ARMv8-A编程指导之MMU（2）

本文主要是介绍ARMv8-A编程指导之MMU（2），对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

1.1 TLB

        TLB是MMU中最近访问的页转换的缓存。对于处理器的每次内存访问，MMU检查TLB中转换是否缓存。如果请求的地址转换在TLB中命中，地址转换立即有效。

        每个TLB项通常不仅包含物理和虚拟地址，也包含属性如内存类型，cache策略，访问权限，ASID，和VMID。如果TLB不包含处理器发出的虚拟地址的有效转换（TLB未命中），发出一个外部的转换表walk或转换表查找。MMU中的硬件使其读取内存中的转换表。如果转换表walk没有导致page fault，最新加载的转换可能被缓存在TLB中。TLB的具体结构根据ARM处理器的实现存在差异。

        如果OS修改了TLB中缓存的转换表项，OS负责无效化stale TLB项。

        当执行A64代码，TLBI为TLB无效化指令。

TLBI <type><level>{IS}{,<Xt>}

        下列list给出type域的一些公共选择。

ALL          所有TLB项

VMALL 所有TLB项。当前guest OS的stage1

VMALLS12 所有TLB项。当前guest OS的stage1和stage2

ASID 在Xt中匹配ASID项

VA Xt中VA和ASID指定的项

VAA Xt中VA指定的项，任意ASID

        EL3,EL2,EL1的异常级别的操作应用于自己的虚拟地址空间。IS域指明了这仅应用于inner shareable项。

NOTE: 看Context Switching关于ASID和转换表配置。

<level>域简单的指明了操作应用的异常级别虚拟地址空间。

IS域指明了这仅用于inner shareable项。

        下面的代码例子显示了写一个由inner shareable内存后置转换表的时序：

<writes to translation tables>
DSB ISHST
TLBI ALLE1
DSB ISH
ISB

        比如，修改转换表项，使用指令：

TLBI VAE1,X0

        这将无效化X0寄存器指定的地址相关的转换表项。

        TLB能够缓存的转换表项是固定的。你可以通过最小化转换表遍历造成的外部内存的访问并获取更高的TLB命中率来获取更高的性能。ARMv8-A架构提供了contiguous block特性来有效的使用TLB空间。每个转换表block项包含一个contiguous位。当设置时，这个位告诉TLB它可以仅缓存一个表项来覆盖多个block。一次查找索引到一个contigous块覆盖的地址范围。因此TLB可以位一个定义的地址范围缓存一个表项，使其能够在TLB中存储更大范围的虚拟地址。

        为了使用contiguous位，这些连续的block必须相连，即它们必须与虚拟地址的连续范围相关。它们必须起始于对齐的边界，有一致性的属性，并指向转换的同一级别的连续的输出地址范围。要求的对齐为4KB粒度的VA[20:16]或64KB粒度的VA[28:21]对于所有地址都相同。下列要求：

（1）16*4KB相连的块给出了4KB粒度的64KB项；

（2）32*32MB相连的块给出了L2描述符的1GB表项，128*16KB给出了当使用16KB时L3描述符的2MB表项；

（3）32*64KB相连的块给出了64KB粒度的2MB表项。

        如果这些条件都满足时，一个程序错误产生，这会导致TLB abort或查找奔溃。这些错误包括：

（1）一个或多个表项不包含contiguous位；

（2）其中一个表项的输出超过对齐的范围。

        对于ARMv8架构，错误的使用不允许EL0和EL1有效的地址范围的权限的检查，或EL3空间的错误访问。

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