内存管理单元

支持的 IC [ RTL8730E ]

简介

CA32 内核集成了一个符合 ARMv8-A AArch32 架构标准的 MMU 内存管理单元 (Memory Management Unit, MMU)。该单元通过一组保存在转换表中的虚拟到物理地址映射和内存属性，提供细粒度的内存控制。

MMU 有以下特性：

  • 地址转换：将虚拟地址转换为物理地址，支持细粒度的内存分页管理。

  • 权限控制：设置内存区域的读/写/执行属性，确保只有授权的进程可以访问特定内存区域，防止越界或恶意访问。

  • 内存隔离：通过为不同进程分配独立的虚拟地址空间，从根本上消除进程间的内存干扰。

  • 缓存管理：可为每个虚拟内存区域独立配置缓存策略（Cacheable/Non-cacheable、Write-Back/Write-Through 等），优化内存访问性能。

MMU 工作流程

MMU 通过以下流程来实现内存的精确控制。

  1. CPU 发出虚拟地址访问请求，MMU 截获该请求。

  2. 查找转换表（Translation Table）：MMU 遍历存储在内存中的多级页表，将虚拟地址映射到对应的物理地址。SDK 中主要使用长描述符（Long-descriptor）格式的页表。

  3. 权限检查：MMU 同时检查该内存区域对当前执行级别（EL0/EL1）的访问权限（可读/可写/可执行），若违反则触发异常。

  4. TLB 加速：转换旁路缓冲器（Translation Lookaside Buffer，TLB）缓存最近使用的地址映射条目，避免每次访问都需要遍历多级页表，从而大幅减少地址转换的开销。

  5. 物理地址送出：通过权限检查后，实际的物理地址被送往内存总线进行访问。

备注

有关 MMU 的更多信息，参考 Arm® Cortex®-A32 Processor Technical Reference Manual Revision: r1p0。