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MMU存储管理单元的工作原理是什么?如何实现其流程呢

MMU,Memory Management Unit,存储管理单元。
MMU的工作流程为:首先,配置一个地址映射表的基地址。然后,每输入一个虚拟地址则输出一个物理地址。地址映射表可以简单认为是虚拟地址和物理地址的映射关系表,该表由驱动程序生成,存储于DDR(显存)中。
1.jpg
拿GPU中的MMU举例说明其工作流程。
2.jpg
图中#1过程传输的数据一般有:顶点数据、纹理数据、页表数据等;地址为物理地址;
图中#2过程一般包含:寄存器读写和中断;地址为寄存器地址;
图中#3过程除了#1中所述数据之外,还有GPU产生的中间数据,比如:染色后的顶点、片段数据等;地址为虚拟地址。
GPU若要正确的读写DDR,必须通过MMU获取到正确的物理地址。
地址映射表的基地址通过配置寄存器告诉GPU。地址映射表的基地址是一个物理地址。
MMU获取物理地址的过程如下图所示:
1.jpg
1.jpg
MMU工作过程的示例代码如下:
uint8_t mem[SIZE]; // 显存
uint64_t va = 0x89ab1234567; // 输入的虚拟地址
uint32_t pgt_l0_base = 0x0; // 第一层级地址映射表的基地址
uint32_t offset_0 = va[47:39] * 8; // 从va的第39到47位得到在第一层级地址映射表的偏移量
uint32_t pgt_l1_base = mem[pgt_l0_base + offset_0]; // 第二层级地址映射表的基地址,参看图1
uint32_t offset_1 = va[38:30] * 8; // 从va的第30到38位得到在第二层级地址映射表的偏移量
uint32_t pgt_l2_base = mem[pgt_l1_base + offset_1]; // 第三层级地址映射表的基地址
uint32_t offset_2 = va[29:21] * 8; // 从va的第21到29位得到在第三层级地址映射表的偏移量
uint32_t pgt_l3_base = mem[pgt_l2_base + offset_2]; // 第四层级地址映射表的基地址
uint32_t offset_3 = va[20:12] * 8; // 从va的第12到20位得到在第四层级地址映射表的偏移量
uint32_t pa_base = mem[pgt_l3_base + offset_3]; // 物理地址的基地址
uint32_t offset = va[11:0]; // 从va的第0到11位得到物理地址的偏移量
uint32_t pa = pa_base + offset; // 得到最终的物理地址,参看图2

原作者:ScandalRafflesia

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