精致的复杂，谈内存管理——《RISC-V体系结构编程与实践 》读书笔记

jobszheng5

精致的复杂，谈内存管理——《RISC-V体系结构编程与实践 》读书笔记 [复制链接]

精致的复杂，谈内存管理——《RISC-V体系结构编程与实践 》读书笔记

    内存的概念在计算机体系中可是核心内容。在组装电脑时，要首选“双通道DDR”内存，这样内存的读写速度会快上一倍。今天，文章里谈的内存可不是组装机的内存条，而是数据在内存中如何被管理？如何被找到？

    现代操作系统是多任务的操作系统，即“系统可以同时运行多个进程。内存管理中出现了固定分区和动态分区两种技术”。但不管固定分区，还是动态分区都存在以下问题：1. 进程地址空间保护问题；2. 内存使用效率低；3. 程序运行地址重定位问题。

    解决上述问题，引入了地址空间虚拟化的概念，并很好的解决了上述3个问题。虚拟内存机制可以提供隔离性，使得每个空间都感觉拥有了整个地址空间。程序可以随意访问，由处理器实现虚拟地址到物理地址的转换。

    针对运行时所需要的内存往往大于实际物理内存，引入分页机制，其“核心思路是把程序呈部分不使用的内存放到交换磁盘中，而把程序正在使用的内存继续保留在物理内存中。”

这里引入了一个新的名词“MMU”，Memory Management Unit的缩写，中文名是内存管理单元。它“负责虚拟地址到物理地址的转换和翻译工作。”对于32位系统的寻址，虚拟地址VA[31::0]可以分成两部分：一部分是虚拟页内的偏移量；一部分是用来寻找属于哪个页。

    从上面的图中，可以清楚看到，通过对索引值的线性查找，可以将虚拟页帧号转换为物理页帧号，而额外存储空间仅为4MB。

    不过，分页机制在多进程系统中需要为每个进程分配4MB的额外空间，这也成为了多进程系统中对主存空间的巨大浪费。解决办法也有，采用多级页表来减少页表占用的内存空间。

    对于RISC-V指令集设计的芯片的内存管理方式多采用三级或四级页表，比如Sv39，Sv48。

    由于多级页表还需要引入TLB概念，限于篇幅，本文仅给大家带来一级页表的实现笔记。欢迎大家期待我的下一篇笔记《不可分割的原子操作》

Jacktang

Memory Management Unit的缩写，中文名是内存管理单元的简写MMU

百度百科里可以查出来

bigbat

MMU和DDR双通道没有毛的关系，MMU的主要功能是虚拟内存和物理内存映射管理和内存保护，MMU对于大型的操作系统是必须的，但是对于嵌入式操作系统MMU也是有用地，可以很好的管理内存和保护核心程序的安全。M33内核中就有MMU

led2015

为什么电脑出现问题大多可以通过擦拭内存条来解决，说明，内存涉及的东西太多了

jobszheng5

led2015 发表于 2023-5-30 21:06 为什么电脑出现问题大多可以通过擦拭内存条来解决，说明，内存涉及的东西太多了

版主，我的文章重点是内存中的数据引用，不是内存条呀~~  555

lugl4313820

从上面的图中，可以清楚看到，通过对索引值的线性查找，可以将虚拟页帧号转换为物理页帧号，而额外存储空间仅为4MB。这个4MBbit是要消耗内存吗？如果放到MCU上，那可是不少的开支呀。

heleijunjie72

内存管理，如何能多编写许多实例并以图解方式就更加让人能够理解深刻了