MMU (内存管理单元)

定义

MMU(Memory Management Unit)是 CPU 中执行虚拟地址到物理地址转换的硬件单元,同时负责检查访问权限,是虚拟内存机制的硬件基础。

工作原理

操作系统为每个进程维护页表,MMU 按虚拟地址的各级索引位逐级查询页表(x86-64 通常为四级或五级),得到物理页框号后拼出物理地址;查询结果缓存在 TLB 中。若页表项缺失或权限不符(如写只读页、用户态访问内核页),MMU 触发缺页异常交由内核处理。

权限与保护

页表项包含读/写/执行、用户/内核等标志位,支撑了进程隔离、写时复制、按需调页以及 NX(不可执行)等安全特性。

应用范围

桌面与服务器 CPU 均内置 MMU;许多微控制器只有简化的 MPU(内存保护单元)或完全没有,因此只能运行 uClinux、RTOS 等不依赖完整虚拟内存的系统。