[发明专利]硬件化的进程内存管理核的方法

摘要

本发明涉及硬件化的操作系统设计，旨在提供一种硬件化的进程内存管理核的方法。该方法包括以下步骤：(1)进程页表的创建；(2)进程虚拟地址到硬件地址的映射；(3)进程虚拟地址到硬件地址的取消映射；(4)进程页表的切换；(5)进程页表的删除；(6)进程虚拟地址到物理地址的转换。本发明所述的硬件化的进程内存管理核的方法，提出了操作系统软件功能硬件化的思想。主要方法是将内存管理中进程页表创建，删除，切换，虚拟地址映射，反映射以及虚拟地址到物理地址的转换的功能交付给硬件来完成，降低了调度时进程切换时的开销，提高了进程切换时效率。本发明的思想还可以利用在操作系统的其他部件中。

主权项

1、硬件化的进程内存管理核的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)进程页表的创建：读入要创建页表的进程的进程号PID，在进程号与页表基地址转换表中找到进程号所对应的表项，并将进程页表的基地址，即PID*1024写入该表项中；(2)进程虚拟地址到硬件地址的映射：根据输入的进程号PID，计算出该进程的页表基地址，利用输入的虚拟地址的高10位作为索引，找到页表中该虚拟地址对应的项，检查表项中的合法位是否置位，如果已经置位则操作失败，将用于指示操作是否成功的寄存器suc赋值为0，表示操作失败；否则将物理地址的高10位填入该表项中并将表项中的合法位置位，该合法位标识了该虚拟页已经被映射使用；(3)进程虚拟地址到硬件地址的取消映射：根据输入的进程号PID，计算出该进程的页表基地址，利用输入的虚拟地址的高10位作为索引，找到页表中该虚拟地址对应的项，将表项中的合法位清除，表示该虚拟页已经被释放；(4)进程页表的切换：首先将切换前运行的进程PID存储到用来记录上一个运行进程PID号寄存器last_pid中，然后将输入的进程PID号赋给标志当前运行进程PID的寄存器curr_pid；(5)进程页表的删除：读入要创建页表的进程的进程号PID，在进程号与页表基地址转换表中找到进程号所对应的表项，并将该表项清空，表明该进程的页表映射已经完全失效，同时要将实际页表中所有项的合法位清空；(6)进程虚拟地址到物理地址的转换：将输入虚拟地址的前10位作为索引，首先在TLB中进行查找，如果查找到则直接返回物理地址；否则以curr_pid计算出当前进程页表的基地址，在该页表中选择出对应的表项；然后检查该表项的合法位，如果该位为零则表明无此虚拟地址，程序访问错误，置suc为0；否则将表项中存储的物理地址高10位读出到PA寄存器中和TLB的对应项中；TLB的替换策略采用先进先出的替换策略。