写给新手的MMU工作原理

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内容提要

本文介绍了Linux中虚拟地址到物理地址的转换过程和内存管理单元(MMU)的工作原理。进程通过页表将虚拟地址映射到物理地址,页表存储在物理内存中,通过页表基址寄存器和索引找到物理地址。多级页表可以减少内存占用。

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关键要点

  • Linux系统中每个进程有独立的地址空间,分为用户空间和内核空间。
  • 虚拟地址通过页表映射到物理地址,页表存储在物理内存中。
  • MMU(内存管理单元)负责将虚拟地址转换为物理地址。
  • 分页机制是Linux内存管理的主要机制,解决了内存碎片问题。
  • 虚拟地址由虚拟页面号和虚拟地址偏移组成,物理地址由物理页帧号和物理地址偏移组成。
  • 页表记录了虚拟页面号到物理页帧号的映射关系。
  • 页表存储在物理内存中,MMU需要访问页表进行地址转换。
  • TLB(Translation Lookaside Buffer)是用于加速页表访问的缓存。
  • 多级页表可以减少内存占用,通常只需将一级页表存储在物理内存中。
  • CPU提供页表基址寄存器,指示MMU页表的基地址。
  • MMU通过多级页表逐级查找,最终找到物理地址。
  • 本文介绍了MMU的工作原理,但未涉及页表的创建过程。
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