TLB 转换检测缓冲区

古城微笑少年丶 2022-09-18 11:51 131阅读 0赞

### 基本概念 ###

TLB：Translation lookaside buffer,即旁路转换缓冲，或称为 [页表][Link 1]缓冲；里面存放的是一些 [页表][Link 1]文件（ [虚拟地址][Link 2]到 [物理地址][Link 3]的转换表）。

又称为 [快表][Link 4]技术。由于“ [页表][Link 1]”存储在 [主存储器][Link 5]中，查询页表所付出的代价很大，由此产生了TLB。

X86保护模式下的 [寻址方式][Link 6]：段式 [逻辑地址][Link 7]—〉线形地址—〉页式地址；

页式地址=页面起始地址+页内 [偏移地址][Link 8]；

对应于 [虚拟地址][Link 2]：叫page（页面）；对应于 [物理地址][Link 3]：叫frame（ [页框][Link 9]）；

X86体系的 [系统内存][Link 10]里存放了两级 [页表][Link 1]，第一级页表称为页目录，第二级称为页表。

TLB和CPU里的一级、二级 [缓存][Link 11]之间不存在本质的区别，只不过前者 [缓存页][Link 12]表数据，而后两个缓存实际数据。

### 内部组成 ###

1：TLB在X86体系的CPU里的实际应用最早是从Intel的486CPU开始的，在X86体系的CPU里边，一般都设有如下4组TLB:

第一组：缓存一般 [页表][Link 1]（4K字节页面）的指令页表缓存（Instruction-TLB）；

第二组：缓存一般 [页表][Link 1]（4K字节页面）的数据页表缓存（Data-TLB）；

第三组：缓存大尺寸 [页表][Link 1]（2M/4M字节页面）的指令页表缓存（Instruction-TLB）；

第四组：缓存大尺寸 [页表][Link 1]（2M/4M字节页面）的数据页表缓存（Data-TLB）；

2：TLB命中和TLB失败

如果TLB中正好存放着所需的 [页表][Link 1]，则称为TLB命中（TLB Hit）；如果TLB中没有所需的页表，则称为TLB失败（TLB Miss）。

3: TLB条目数 即TLB里面可以存储的表项数目，一般也叫entry数。

4：TLB的联合方式

1〉全相联方式：Athlon XP

2〉组相联方式：P4

当CPU执行机构收到 [应用程序][Link 13]发来的 [虚拟地址][Link 2]后，首先到TLB中查找相应的 [页表][Link 1]数据，如果TLB中正好存放着所需的 [页表][Link 1]，则称为TLB命中（TLB Hit）,接下来CPU再依次看TLB中页表所对应的 [物理内存][Link 14]地址中的数据是不是已经在一级、二级缓存里了，若没有则到内存中取相应地址所存放的数据。既然说TLB是内存里存放的页表的 [缓存][Link 11]，那么它里边存放的数据实际上和内存页表区的数据是一致的，在内存的页表区里，每一条记录虚拟页面和物理 [页框][Link 9]对应关系的记录称之为一个页表条目（Entry），同样地，在TLB里边也缓存了同样大小的页表条目（Entry）。

[Link 1]: http://baike.baidu.com/view/2143270.htm
[Link 2]: http://baike.baidu.com/view/1499823.htm
[Link 3]: http://baike.baidu.com/view/883168.htm
[Link 4]: http://baike.baidu.com/view/396350.htm
[Link 5]: http://baike.baidu.com/view/1372797.htm
[Link 6]: http://baike.baidu.com/view/889427.htm
[Link 7]: http://baike.baidu.com/view/893778.htm
[Link 8]: http://baike.baidu.com/view/883224.htm
[Link 9]: http://baike.baidu.com/view/1838099.htm
[Link 10]: http://baike.baidu.com/view/404470.htm
[Link 11]: http://baike.baidu.com/view/907.htm
[Link 12]: http://baike.baidu.com/view/2541233.htm
[Link 13]: http://baike.baidu.com/view/330120.htm
[Link 14]: http://baike.baidu.com/view/138684.htm