【微知】ARM CPU是如何获取某个进程的页表的?(通过TTBR寄存器,MMU进行处理)

news2025/4/9 2:04:00

ARM CPU 中用于存储访问某个进程的页表的寄存器是 TTBR(Translation Table Base Register)。有TTBR0和TTBR1。TTBR0用户空间的一级页表基址,1是内核页表。cpu访存获取物理地址流程 如果mmu发现tlb里面miss就通过pdbg拿pa物理地址。Intel是CR3。ARMv7 架构中每个 CPU 核也都有相应的 TTBR 寄存器来支持进程地址空间的管理。MMU 在进行地址映射时,会根据 TTBCR(TTB 控制寄存器)中的值以及虚拟地址的高位地址来选择对应的 TTBR 寄存器。V8架构更多,根据运行级别还有不同的TTBR更多参考:arm和intel的页表目录基地址寄存器。
每次进程切换的时候会把进程控制块(Process Control Block,PCB在linux中是task struct接口)的mm_struct中的属于进程页表的一级页表基地址写入TTBR寄存器。这个结构是mm_struct的pgd_t * pgd
当CPU访问虚拟内存的时候,如果tlb misss,MMU(Memory Management Unit 内存管理单元)会根据TTBR寄存器的值(是硬件提供给软件配置的接口)MMU能够动态的根据配置去获取不同进程页表的一级页表地址,然后依次根据偏移逐级获取到虚拟地址对应的物理地址,或者对应的IO地址。并且通过本次访问之后会将映射关系存入MMU的TLB(Translation Lookaside Buffer,转换后备缓冲器。MMU中的一个高速缓存,用于存储最近使用的虚拟地址到物理地址的转换映射信息。TLB的作用是加速地址转换过程,减少内存访问时间,提高系统性能)中,方便下次快速访问。
当通过MMU将虚拟地址转化为物理地址的最后一级页表的时候,如果发现当前页表不在内存中(比如被换出到swap分区),页表的标记位present位0表示不在内存中。会触发缺页中断,缺页中断处理例程中会将实际内存从swap分区切换到内存中。该部分用户不感知。具体内促访问磁盘还是物理内存的时延差别待进一步确认。

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