内存管理单元（MMU）是计算机系统中的一个硬件组件，负责管理计算机内存。它的主要职责是将虚拟地址（由程序使用的地址）转换为物理地址（实际内存中的地址）。
MMU 的工作原理
MMU 维护一个称为页表的数据结构。页表包含将虚拟地址映射到物理地址的条目。当程序访问虚拟地址时，MMU 会查找页表中的相应条目，并将其转换为物理地址。
虚拟内存
MMU 允许计算机使用比实际物理内存更多的虚拟内存。这是通过将不经常使用的内存页面存储在磁盘（称为交换空间或页面文件）上并根据需要将它们换入和换出内存来实现的。
地址转换过程
当程序访问虚拟地址时，MMU 会执行以下步骤：
- 查找页表条目：MMU 在页表中查找与虚拟地址相对应的条目。
- 检查有效位：MMU 检查条目是否有效。如果无效，则引发页面错误。
- 获取物理地址：MMU 从条目中提取物理地址。
- 转换地址：MMU 将虚拟地址转换为物理地址，并将其发送到内存控制器。
MMU 的优点
使用 MMU 有以下优点：
- 内存保护：MMU 防止程序访问它们不应该访问的内存区域。
- 虚拟内存：MMU 允许计算机使用比实际物理内存更多的虚拟内存。
- 多任务：MMU 允许多个程序同时运行，每个程序都有自己的虚拟地址空间。
- 提高性能：通过将不经常使用的页面换出到磁盘，MMU 可以提高对经常使用的页面的访问速度。
分页和分段
MMU 可以使用两种不同的内存管理技术：分页和分段。
- 分页：将内存划分成固定大小的块，称为页面。每个页面都有自己的页表条目。
- 分段：将内存划分成可变大小的块，称为段。每个段都有自己的段表条目。
MMU 在计算机系统中的重要性
MMU 是现代计算机系统中不可或缺的组件。它提供内存保护、虚拟内存和多任务功能，这些功能对于创建安全、高效和多用户友好的操作系统至关重要。
