虚拟地址到物理地址的转换过程

1.arm32 MMU

• 32位arm MMU支持2级页表，L1和L2（这里不考虑LAPE），支持如下特性
  • VA--PA，最多2级页表转换
  • 支持32bit的物理地址
  • 支持如下的内存大小
    • 1M或16M的段
    • 4K或64K的页

2.一级页表映射

• 一级页表的映射过程
  • 图中L1采用1M section映射
  • TTBA[31:14]表示L1的基地址
  • 一级页表项占4字节，VA[31:20] << 2表示虚拟地址在页表中的偏移
  • TTBA[31:14] | (VA[31:20] << 2)表示虚拟地址的一级页表项的地址
  • L1页表项的内容由 PA[31:20] | mmu_flags | [1:0]组成，其中最后2bit表示表的类型
  • PA[31:20] | VA[19:0]则获得段式映射的PA

• TTBA从何而来？
  • TTBA保存在CP15 c2中，从图中可以看出其地址是16KB对齐
  • TTBA地址具体由TTRB0和TTRB1决定，其中TTRB0对应用户空间，TTRB1对应内核空间
• L1如何跟VA对应？
  • 每个页表项占4个字节，低2bit为0b00，VA[31:20] <<2即为页表偏移量
  • 每个页表项表示1M的空间，4K个页表项代表4G的进程空间

• 一级页表项内容如何定义？
  • [1:0]低2位表示页表类型
    • 0b00 ---- invalid
    • 0b01 ---- 页式映射，[31:10]表示二级页表基地址，二级页表1K对齐
    • 0b10 ---- 段式映射(1M/16M)

 3.二级页表映射

• 二级页表映射过程
  • 图中L1采用1M section映射，L2采用4K page映射
  • L1部分跟之前完全一致
  • L1 entry可以得到L2的基地址
  • VA[19:12] << 2得到地址在L2页表中的偏移
  • L2页表项的[31:12]对应PA[31:12]，(PA[31:12] | VA[11:0])得到转换后的PA

•  L2与VA如何对应？
  • VA[19:12] << 2得到二级页表项的偏移
  • 1M的段对应256个页表项，每个page 4K

•  二级页表项内容如何定义？
  • 低2位[1:0]用来区分页类型
    • 0b00 ---- invalid
    • 0b01 ---- 大页，64KB page
    • 0b1x ---- 小页，4KB page