文章目錄
- 1. ARM32至ARM64的蛻變
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- 1.1 ARM32的TLB機制
- 1.2 ASID(位址空間辨別符)
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- 1.2.1 ARM32的TTBR0寄存器格式
- 1.2.2 ARM64的TTBR0寄存器格式
- ARM64的TLB機制
1. ARM32至ARM64的蛻變
從ARM32到ARM64不止将處理器從32位更新到了64位，還有許多性能的技術也得到了極大的提升，光是個頭長了可不行啊！能耐也得跟着長啊！哈哈哈
1.1 ARM32的TLB機制
如上圖所示，上一講我們講了TLB的每一條表項都有一個bit用來表示自己是全局的（核心空間）還是本地的（使用者空間）。當程序發生切換是，作業系統必須将TLB中緩存使用者空間轉換關系的表項全部清空，以保證下一個程序不會使用上一個程序的位址轉換關系。
這樣，在ARM32中每切換一次程序就需要刷一次TLB表中的本地表項，如果程序切換的頻繁，處理器損失的性能是比較大的。
1.2 ASID(位址空間辨別符)
上一篇文章我們提到了雞肋的FCSE技術，其實從ARMv6開始，ARM就反對使用任何FCSE機制。到了ARMv7時代，FCSE是可選的，直到ARMv7多處理架構才徹底淘汰了FCSE（起碼從白皮書上搜這個關鍵字是找不到了)，到了ARMv8，處理器迎來了64位的時代，ASID技術已經早已成熟。
ASID這項技術在ARMv7多處理器架構就開始使用了，隻不過在ARMv7裡，ASID是8位的，也就是256就溢出了，而在ARMv8架構中，ASID可以配置為16位，也就是計到65536才會溢出，ASID位數擴大的好處文章後面會講。為每一個程序配置設定一個ASID的話，256個就溢出了，是以在Linux中ASID溢出後就要重新洗牌了。
說到ASID，還要從ARM的TTBR寄存器開始說起，前面文章我們講過了MMU的TTBR寄存器，但是并沒有給出TTBR寄存器的bit描述，這裡列出ARM32和ARM64的TTBR寄存器格式描述。
1.2.1 ARM32的TTBR0寄存器格式
1.2.2 ARM64的TTBR0寄存器格式
可以看出在ARM32的TTBR寄存器裡是沒有ASID這個屬性的，粗暴點的說，作業系統切換程序其實就是切頁表，切頁表就是改寫TTBR寄存器的值，那麼很容易知道Linux會為每一個程序配置設定一個獨用的ASID碼，Linux為每個為程序配置設定的ASID值都不相同。
這麼一來，MMU再做頁表轉換時也會把目前的ASID值緩存到TLB快表裡，
ARM64的TLB機制
有了ASID後，TLB跟以前也不一樣了，在程序切換的時候，作業系統也不需要去刷TLB了，因為MMU在做位址轉換時會将TLB表項裡的ASID和目前程序的ASID值做比較，隻有ASID值相等，MMU才認為這條表項是我需要的。
是以和沒有ASID技術的ARM32相比，ARM64在程序切換上提升了較大的性能。