下面的例子顯示了一個(gè)使TLB無(wú)效的過(guò)程。

【例】一個(gè)使TLB無(wú)效的過(guò)程。

MOVr1，0；

MCRp15，0，r1，c8，c7，0

（2）鎖定TLB

由于對(duì)TLB表的查詢經(jīng)常會(huì)使系統(tǒng)訪問(wèn)內(nèi)存（要查詢的段、頁(yè)不在TLB中），這就使得系統(tǒng)的平均訪問(wèn)時(shí)間大大增加。對(duì)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，就需要將一些關(guān)鍵的頁(yè)表項(xiàng)鎖定在訪問(wèn)速度相對(duì)較快的TLB中。

ARM920T、ARM922T、ARM926EJ-S、ARM1022E和ARM1026EJ-S內(nèi)核版本支持TLB轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的鎖定。如果TLB中的某一行是鎖定的，則當(dāng)TLB清除命令發(fā)出時(shí)，它仍然保留在TLB中。

與TLB鎖定相關(guān)的操作可以通過(guò)對(duì)CP15寄存器r10編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

各種ARM核的可用鎖定命令如表15.31所示。

表15.31 訪問(wèn)TLB鎖定寄存器的命令

其中Rd的格式如圖15.35所示。

圖15.35Rd格式詳解

其中，

·W=log2N，N為T(mén)LB中入口（entry）的個(gè)數(shù)。對(duì)ARM920T、ARM922T、ARM926EJ-S、ARM1022E版本的內(nèi)核來(lái)講，W=6；而對(duì)于ARM1026EJ-S內(nèi)核版本，W=3。

·victm位域：確定下次被換出的TLB入口（entry）。

·base位域：從第0個(gè)入口（entry）到base−1入口的TLB值，被鎖定。

鎖定TLB中N條地址入口的操作序列如下。

①確保在整個(gè)鎖定過(guò)程中不會(huì)發(fā)生異常中斷，可以通過(guò)禁止中斷等方法實(shí)現(xiàn)。

②如果鎖定的是指令TLB或指令/數(shù)據(jù)統(tǒng)一的TLB，將base=N、victim=N、P=0寫(xiě)入寄存器c10。

③使整個(gè)將要鎖定的TLB無(wú)效。

④如果要鎖定指令TLB，確保與鎖定過(guò)程有關(guān)的指令地址變換地址入口已經(jīng)加載到指令TLB中。

如果要鎖定的是數(shù)據(jù)TLB，確保與鎖定過(guò)程有關(guān)的數(shù)據(jù)地址變換地址入口已經(jīng)加載到數(shù)據(jù)TLB中。

如果系統(tǒng)使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)TLB和指令TLB，上述兩條都要保證。

⑤對(duì)于I=0到N，重復(fù)執(zhí)行下列操作：

·將base=I、victim=I、P=1寫(xiě)入寄存器c10中；

·將每一條想要鎖定到TLB的變換地址入口讀取到TLB中。對(duì)于數(shù)據(jù)TLB和數(shù)據(jù)/指令統(tǒng)一的TLB可以使用LDR指令讀取一個(gè)涉及該變換地址入口的數(shù)據(jù)，將該地址變換入口讀取到TLB中。對(duì)于指令TLB，通過(guò)操作寄存器c7，將相應(yīng)的變換地址讀取到指令TLB中。

⑥將base=N、victim=N、P=0寫(xiě)入寄存器c10中。

要解除TLB中被鎖定的變換地址入口，可以使用下面的操作序列。

①通過(guò)操作寄存器c8，使TLB中各被鎖定的變換地址入口無(wú)效。

②將base=0、victim=0、P=0寫(xiě)入寄存器c10中。

15.5.8存儲(chǔ)訪問(wèn)失效

ARM中有兩種存儲(chǔ)訪問(wèn)失效（Fault）可以導(dǎo)致處理器停止執(zhí)行。

·MMU失效（MMUFault）：由MMU檢測(cè)到失效（Fault）并通知處理器。

·外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)中止（ExternalAbort）：由外部存儲(chǔ)器向存儲(chǔ)器報(bào)告無(wú)效的存儲(chǔ)器訪問(wèn)請(qǐng)求。

上述兩種情況統(tǒng)稱為存儲(chǔ)訪問(wèn)中止（Abort）。如果存儲(chǔ)訪問(wèn)中止發(fā)生在數(shù)據(jù)訪問(wèn)周期，CPU將產(chǎn)生數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止異常中斷（DataAbort）；如果存儲(chǔ)訪問(wèn)發(fā)生在指令預(yù)取周期，當(dāng)該指令執(zhí)行時(shí)，CPU產(chǎn)生指令預(yù)取異常中斷（PrefetchAbort）。

（1）MMU失效

MMU可以產(chǎn)生4種類型的訪問(wèn)失效，分別是：

·地址對(duì)齊失效（AlignmentFault）；

·地址變換失效（TranslationFault）；

·域控制失效（DomainFault）；

·訪問(wèn)權(quán)限控制失效（PermissionFault）。

存儲(chǔ)系統(tǒng)可以中止3種類型的存儲(chǔ)訪問(wèn)：

·Cache行預(yù)?。╨inefetch）；

·無(wú)Cache和寫(xiě)緩存的存儲(chǔ)器訪問(wèn)（uncachedorunbufferedaccesses）；

·傳輸表訪問(wèn)（translationtableaccesses）。

MMU失效優(yōu)先于外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)中止請(qǐng)求。當(dāng)存儲(chǔ)訪問(wèn)失效發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)控制協(xié)處理器中有兩個(gè)寄存器分別負(fù)責(zé)保存發(fā)生中止的失效狀態(tài)和地址。

（2）MMU中與存儲(chǔ)訪問(wèn)失效相關(guān)的寄存器

MMU中與存儲(chǔ)訪問(wèn)失效相關(guān)的寄存器有兩個(gè)：

·失效狀態(tài)寄存器（FSR，F(xiàn)aultStatusRegister）；

·失效地址寄存器（FAR，F(xiàn)aultAddressRegister）。

失效狀態(tài)寄存器是協(xié)處理器寄存器c5。失效地址寄存器為協(xié)處理器寄存器c6。

當(dāng)存儲(chǔ)訪問(wèn)失效發(fā)生時(shí)，失效狀態(tài)寄存器中的字段被更新以反映所發(fā)生的存儲(chǔ)訪問(wèn)失效的相關(guān)的信息，包括存儲(chǔ)訪問(wèn)所屬的域以及存儲(chǔ)訪問(wèn)的類型。同時(shí)存儲(chǔ)訪問(wèn)失效的虛擬地址被保存到地址寄存器c6中。

在數(shù)據(jù)訪問(wèn)周期發(fā)生存儲(chǔ)訪問(wèn)失效更新了失效狀態(tài)寄存器后，如果系統(tǒng)尚未進(jìn)入存儲(chǔ)異常模式，這時(shí)發(fā)生了指令預(yù)取引起的存儲(chǔ)失效，則該指令預(yù)取引起的訪問(wèn)失效將不會(huì)更新失效狀態(tài)寄存器的值。這樣就保證了數(shù)據(jù)訪問(wèn)周期發(fā)生的存儲(chǔ)訪問(wèn)失效狀態(tài)信息不會(huì)被指令預(yù)取周期發(fā)生的存儲(chǔ)訪問(wèn)失效破壞。