MIPS架构培训之MMU原理

源自培训讲稿，并隐去公司系统软件的内容。
Cache相对独立，比较容易明白。但MMU和OS关联很紧密，难度系数比Cache要大。

1、为什么会有MMU
    a)安全性考虑：
    没有利用MMU来做虚拟空间管理的系统，程序可以互相访问对方的数据和代码。随便一个程序出问题可能导致系统崩溃，特别是第三方程序。
    利用MMU建立虚拟地址空间管理，每个程序(后面称之为进程)有独立的地址空间，程序之前不能随便访问到对方的地址空间。
建立一个内核进程来管理普通进程(内核进程之前的其它进程)，包括普通进程的创建、删除和资源回收。当普通进程出问题的时候，
内核进程将其kill掉，并将其资源回收利用。
    b)多用户系统，虚拟化
    从应用程序角度看，每个程序都拥有这个系统资源，包括CPU、内存以及其它外设。应用程序本身不知到被分时了，哈。
    
2、MIPS32地址空间
    kuseg、kseg0、kseg1、kseg2、kseg3(附图说明)
    mapped与unmapped概念
    哪几个unmapped的？内核进程必须运行在unmapped空间
    
3、Modes of operation
    User、Supervisor、Kernel、Debug
    各mode都拥有哪些seg的访问权限。
    
4、TLB的结构
    TLB这个奇怪名字的由来，如同a.out一样。
    Tag Entry和Data Entries(附图说明)。
    Tag Entry字段：PageMask、VPN2、G、ASID。
    Data Entry字段：PFN、C、D、V。
    问题1：为什么一个Tag Entry会有两个Data Entries呢？
    
5、虚拟地址到物理地址过程(附图说明)
    CPU给出虚拟地址 -> 匹配Tag Entry-> 检查Data Entry是否有效 -> 得到有效的物理地址。
    
6、TLB miss、invalid处理
    结合页表管理介绍一下。
    
7、TLB指令介绍

8、Some Fixed Mapping MMU。

Homework:
    1)在单进程/单地址空间的RTOS中实现0地址保护。
    2)上述系统中实现代码段保护。

A bigger homework:
    参考Minix或者Linux代码，完成一个进程原型。