MMU的重要性不言而喻，支撑操作系统之上的各种复杂应用。但在正式讲MMU之前，我们先说说MMU的发展史，因为ARMv8-A的MMU相当复杂，直接切入正题，会显得比较枯燥。废话不多说，咱们马上开始：
一、前言：
关于虚拟内存系统的演变史，MMU在其中扮演了什么样的角色。
可以参考这一篇文章《操作系统的靠谱管家：虚拟内存》
早期计算机是没有MMU的概念的，也没有对存储器的抽象，直接将物理内存暴露给程序用。那个时候硬件资源有限，大家都勒紧裤腰带写程序，不敢多浪费一个字节。我曾经规划过一个游戏掌机的开源项目，将早期的街机游戏移植到现代硬件上。
在调研阶段我就发现，这些程序都很小，只有十几KB，但无一例外，都是对内存进行直接操作（有点类似单片机/微控制器编程）。
这其中就包括页式虚拟内存(4k 分页虚拟存储系统)、虚拟磁盘以及 TSS 分时系统。System/360 最多可提供14个虚拟机，每个虚拟机具有 256k 固定虚拟内存。有意思的是，System/360 的开发过程被视为了计算机发展史上最大的一次豪赌，为了研发 System/360，IBM 决定征召六万多名新员工，创建了五座新工厂。即便如此，当时的出货时间仍被不断顺延。
在后续的计算机发展中，内存被操作系统抽象出来，作为地址空间进行统一管理，按需分配给应用程序使用。这样作为内存的硬件细节（容量/类型/厂商/…）被操作系统隐藏了，程序只需要关心地址空间就可以。
同时操作系统引入了虚拟化技术，可以对内存进行”扩容”，本质是对内存的分时复用，让每个程序认为自己独占了整个地址空间。但是这样做效率并不高，因为操作系统需要不断地做内存搬运。并且操作系统还要为内存的管理算法，付出许多额外的计算（比如地址翻译），非常浪费性能。
所以我们就需要设计硬件，来代替一些比较繁琐复杂的流程。最好能形成标准流程化操作，这样做成的硬件，可以持续优化（GPU也是这么出现的）。
因此，MMU诞生了，它接替了操作系统内存管理的比较复杂的部分，比如地址翻译；内存访问效率，则交给了 cache（高速缓存）去做，或者提高内存总线的带宽。
在现代操作系统中，衍生了一种更先进的内存管理技术，叫做虚拟内存系统，这是对主存的一种抽象概念。它由硬件异常、物理地址翻译、主存、磁盘文件和内核软件相互配合，共同组成。
虚拟内存系统主要提供了三种能力：一、提供主存的高速缓存，加快内存访问速度(高速缓存)；二、为每个进程提供一致的地址空间，从而简化内存管理；三、防止每个进程的地址空间被其他进程所破坏(内存保护)。
说到这里，你可能对MMU的描述感到云里雾里，但不要紧，接下来我们会对它抽丝剥茧，一点点讲清楚。不过我们还需要对操作系统的虚拟内存系统，做一些更详细的讲解，这样再看MMU，就会非常轻松了。记住，这个先后顺序非常重要。
二、虚拟内存系统的原理：
这里我们只探讨虚拟内存系统如何管理虚拟内存的，关于cache部分，我们另说。
一般虚拟内存系统会将虚拟内存，划分为固定大小的块（又叫做最小粒度，一般有4KB、16KB、64KB等大小，其中4KB最流行），这个块我们称作为虚拟页(Virtual Page简称VP)，同理将物理内存划分为物理页(Physical Page简称PP)，也叫页帧(Page Frame)。
每个虚拟页的首地址，会被维护在一个表内，这个表叫做查询表或页表(Page Table，简称PT)，页表内的每一个条目，被称为页表项(Page Table Entry，简称PTE)。
这个页表可能有多级，一般来说，级数越多，能覆盖的虚拟地址范围就越大。在多级页表当中，除最后一级页表之外的所有页表，它的页表项存放的不一定是物理页，也可能是下一级页表的地址。
这个流程，可以用一个很恰当的例子去描述，就是在地图软件上找一个地方儿。
以我在地图上找酒店入住为例，目的地在“四川省-成都市-青羊工业区-成飞路-5 ”。于是，我通过手机软件，找到一家到酒店，位置是“四川省-成都市-青羊工业区-成飞路10 ”。
哎~，有意思的地方来了， 现在我们以虚拟内存系统的概念，去套这个地址。
首先说虚拟地址（映射为我们生活上划分的位置）。“四川省”是一级页表项的偏移地址，一级页表的范围最大，它有好多个城市（页表项）；“成都市”是二级页表项的偏移地址，二级页表的范围次之，它有好多个区（页表项）；“青羊工业区”是三级页表项的偏移地址，三级页表的范围已经很小了，但是它也有好多条路（页表项）；成飞路就是四级页表项的偏移地址，通过访问成飞路这个页表项，就可以找到它代表的物理页，里面有很多地址（也就是门牌 ），目的地在5 ，我要住的酒店在10 。
再说对应物理地址。这里从地理角度讲，可以划分为不同的坐标，这里我们就把四川省划分为同等大小的区域，正好被虚拟地址规定的几级页表瓜分。这个区域（路）就是物理页，假设坐标的最小寻址单位，就是通过门牌 寻址。现在，我们再变化一下图2.2，那么你就可以清晰的认识这个过程了。如图2.3（一定要好好观察，并结合我上面的文字走一遍这个流程，图中的每一个箭头都有意义，应该好好研究）：
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