MMU,它是CPU提供的一種能力,通過它,就可以實現(xiàn)virtualmemory??梢砸皂撁鏋閱挝粚?shù)據在硬盤和RAM之間交換。換句話說,它通過分段(X86)和分頁將虛擬地址,線形地址,物理地址對應起來,讓每個應用程序以為自己有很大內存可用。當某個應用程序真正運行時,對應頁才會調入內存。所以,在virtualmemory的情況下,虛擬地址不是被直接送到內存地址總線上,而是送到存儲器管理單元MMU,把虛擬地址映射為物理地址。
MMU的功能:
1、將虛擬地址映射為物理地址
現(xiàn)代的多用戶多進程操作系統(tǒng),需要MMU, 才能達到每個用戶進程都擁有自己獨立的地址空間的目標。使用MMU,操作系統(tǒng)劃分出一段地址區(qū)域, 在這塊地址區(qū)域中, 每個進程看到的內容都不一定一樣。例如MICROSOFTWINDOWS操作系統(tǒng)將地址范圍4M-2G劃分為用戶地址空間,進程A在地址0X400000(4M)映射了可執(zhí)行文件,進程B同樣在地址0X400000(4M)映射了可執(zhí)行文件,如果A進程讀地址0X400000,讀到的是A的可執(zhí)行文件映射到RAM的內容,而進程B讀取地址0X400000時,則讀到的是B的可執(zhí)行文件映射到RAM的內容。
這很好理解,因為A,B進程看到的都是虛擬地址,虛擬地址需要對應到線性地址,再映射到物理地址中。(注:線性地址好像是x86分段概念中獨有的)。所以每個進程中看到的某個線性地址,經過MMU轉換,最終這個地址根本不在同一個頁中。所以不相同。
如果有了硬件MMU,可以為每個進程建立一個獨立空間的頁表項,調度時就可以方便的切換。
2.提供硬件機制的內存訪問授權:
這一塊就不是很清楚,記得這是在GDT,LDT中保護的啊。
CPU與MMU:
x86系統(tǒng)的CPU,基本全部包括MMU。 (它好像有個特有的分段機制)
ARM出品的CPU,MMU作為一個協(xié)處理器存在。根據不同的系列有不同搭配。需要查詢DATASHEET才可知道是否有MMU。如果有的話,一定是編號為15的協(xié)處理器??梢蕴峁?2BIT共4G的地址空間。
ARM7 沒有沒有MMU, 但ARM9 將MMU包到核中去了。
uclinux,uc/os-II與MMU:
uclinux中MM部分作了很大修改,uClinux針對noMMU處理器開發(fā),所以被迫使用一種flat方式的內存管理模式,啟動新的應用程序時系統(tǒng)必須為應用程序分配存儲空間,并立即把應用程序加載到內存。缺少了MMU的內存重映射機制,uClinux必須在可執(zhí)行文件加載階段對可執(zhí)行文件reloc處理,使得程序執(zhí)行時能夠直接使用物理內存。
uc/os-II則根本沒有進程概念,只有Task,在Task開始工作時,已經將物理內存分配給它了。
回歸主題:
如果某個CPU不支持MMU,則對應OS(例如:ucLinux)則無法做到將幾個程序所用頁面分別從硬盤到RAM的交換。并且每個程序在啟動時,就需要給它分配足RAM。
補充:
現(xiàn)代OS是利用MMU的特性才能達到每個用戶進程都擁有自己獨立的地址空間的目標。沒有MMU,這些OS就無法實現(xiàn)這個基本功能。于是就有了uclinux這樣的針對NoMMU的OS。
另外,類似UC/OS-II這樣的操作系統(tǒng)。則將OS與Task合為一體,共用同一個地址空間。也無所謂內核空間和用戶空間。所以如果你認為它也可也叫多進程,這也算可以吧。
當然,公平的說,MMU并不完全是多進程的必備條件,只是幫助OS實現(xiàn)多進程。