【转】TLB(Translation Lookaside Buffers,TLB)的作用

时间:2021-05-25 15:46:51

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从虚拟地址到物理地址的转换过程可知:使用一级页表进行地址转换时,每次读/写数据需要访问两次内存,第一次访问一级页表获得物理地址,第二次才是真正的读/写数据;使用两级页表时,每次读/写数据需要访问三次内存,访问两次页表(一级页表和二级页表)获得物理地址,第三次才是真正的读/写数据。

上述的地址转换过程打打降低了CPU的性能,有没有办法改进呢?程序执行过程中,所用到的指令、数据的地址往往集中在一个很小的范围内,其中的地址、数据经常多次使用,这称为程序访问的局部性。由此,通过使用一个高速、容量相对较小的存储器来存储近期用到的页表条目(段/大页/小页/极小页描述符),以避免每次地址转换时都到主存去查找,这样可以大幅度地提高性能。这个存储器用来帮助快速地进行地址转换,称为“转译查找缓存”(TLB)。

当CPU发出一个虚拟地址时,MMU首先访问TLB,如果TLB中含有能转换这个虚拟地址的描述符,则直接利用此描述符进行地址转换和权限检查;否则MMU访问页表找到描述符后再进行地址转换和权限检查,并将这个描述符填入TLB中(如果TLB已满,则利用round-robin算法找到一个条目,然后覆盖它),下次再使用这个虚拟地址时就可以直接使用TLB中的地址描述符了。

使用TLB需要保证TLB中的内容与页表一致,在启动MMU之前,在页表中的内容发生变化后,尤其要注意这一点。S3C2440可以使无效(Invalidate)整个TLB,或者通过某个虚拟地址使无效TLB中的某个条目。一般做法是:在启动MMU之前使无效整个TLB,在改变页表时,使无效所涉及的虚拟地址对应的TLB中的条目。