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

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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。