声明

以下都是我刚开始看驱动视频的个人强行解读，如果有误请指出，共同进步。

本节目标

了解物理地址和虚拟地址，MMU是关键

在之前我们对linux驱动已经有了一个大概印象，而编写的代码也都是学习性质的编写，在本节之后就开始逐渐深入。

首先我们要用到的就是迅为提供的开发板的原理图，他的位置是
iTOP-4412精英版光盘资料\01_PCB_SCH_DATASHEET下的iTOP4412_MAIN_CLASICS_V3_2_20180205文件夹下，而怎么去看这些就好好看迅为的视频即可。

对于用过单片机的人来说，这一节应该是比较好理解的。

我们以LED为例，一步步的查找如何连接，最终找到GPL2_0就是迅为开发板4412芯片接LED的管脚

所以我们要编写驱动，最终还是要操控GPL2_0的寄存器，打开4412芯片的datasheet搜GPL2CON就能找到他的硬件地址。

那是不是我们直接操控他的硬件地址就行了呢？不是。

我们要谨记，单片机和linux是不一样的。如果把linux当单片机去使，他就只是一个单片机，没有系统层面的思想，这样是没有灵魂的！

单片机我们是怎么玩的？
我们知道程序其实都是操作CPU的寄存器。程序就是告诉CPU，你的哪个寄存器要怎么做。程序在哪？举个例子，我们电脑上写程序，写好了可不放在硬盘么…

对于linux来说
linux是个系统，也是一个平台，做事要讲究，我们不能什么直接操作寄存器。对于物理地址，linux都把他包装起来了，不直接开放给我们操作。我们程序想操作，要经过linux的允许。

首先讲一下，我们要知道单片机和ARM Linux的区别是什么。百度一搜就知道多了一个cache和mmu内存管理单元。

引入内存概念

CPU应该都知道，他的速度是非常快的，硬盘则是非常慢的。所以CPU直接读硬盘的程序，那着急死了。
因此我们引入了内存，他的速度介于CPU和硬盘之间作为一个中转站，这样大家就都好受一点了。

对于单片机，实时性能要求较高，操作GPIO是第一位的，所以CPU要等待引脚的操作完成，再去做别的事情。因此单片机只需要这么多就可以了。

引入cache缓存概念

但是对于linux来说，他是一个平台，他的梦想远大，怎么能满足这么一点功能呢？

虽然引入了内存，但这个速度还是不够快，所以在CPU和内存直接又引入了一个cache，他的速度介于CPU和内存之间。

这下速度差不多了，CPU -> cache -> 内存 -> 硬盘，有这么多的缓存硬件，这下大家的速度都匹配了。（不要问为什么不全部用cache，贵啊…）

这下速度够快了，linux还是觉得差了点。

引入MMU内存管理单元的概念

我们随便说一台电脑的配置，什么i7的CPU（随便举个例子，缓存是几M），8G的内存，1T的硬盘。

速度够了，但是好像大家大小不一样啊，我要是有个10G的程序，8G内存那不是装不下？难道就运行不了了？

linux决定搞一些骚操作，我要用8G的内存也能加载10G的程序。

他引入了一个虚拟内存

10G的程序，难不成10G都会用到？所以程序常用的部分就加载进内存，不常用的还放在硬盘里，当程序需要调用不在内存的部分程序的时候，再从硬盘里读。虽然慢了点，但好在能用8G的内存加载10G的程序了。

但是问题来了，我怎么知道你程序在哪？

此时MMU出现了，他不存这些数据，而是建立一个“表格”，他保存了虚拟地址和物理地址的映射关系。当你操作这些虚拟地址的时候，MMU就会找到他的物理地址去调用它。

我们假设我们的电脑的配置很低（1G内存，10G硬盘）
现在我们运行了一个4G的程序。我们CPU开始运行程序，程序要操作，但是操作就要有地址，那么则去操作那些虚拟地址，而MMU再找到虚拟地址对应的真正的物理地址，最后从物理地址里真正的读程序去控制CPU里的寄存器。

为什么ARM的linux要做比单片机这么多复杂的事情呢？

1. 即使你的内存不够大，也能跑比内存还要大的程序（慢了点，也比跑不了好吧！）
2. 直接操作CPU的寄存器虽然快，但其实是一个很危险的事情，linux要统一管理

虚拟内存是不是无限大呢？

不是，就像牛皮一样，你可以吹牛皮，但是你不能吹破了。

对于32位的CPU，他最多寻找2^32=4G个地址，那么能操控的地址最大也就是4G。

1. 假如你不富有，只有1G的内存条，那么系统可以最大帮你虚拟4G的内存出来（4G的程序不是同时在跑，所以用哪一部分，那里加载硬盘里的程序到1G内存里去跑），你就能跑4G的程序了。
2. 假如你很有钱，有4G的内存条，4G的虚拟地址和4G的物理地址一一对应，你的程序全部加载在内存条里，程序跑的自然快很多（因为内存比硬盘快）
3. 假如你特别有钱，用的8G的内存条，那么恭喜你，你浪费了4G的内存，因为32位的CPU最多只能寻找4G个地址。（所以有傻X用32位的系统但是用8G的内存条，尽情的嘲笑他…）

对于64位的CPU，最多能模拟2^64=17179869184G的大小。多么吓人的数字。

1. 假如你不富有，还是用的1G的内存条，系统照样可以用硬盘来当内存使，只是硬盘速度慢，跑起程序来也慢。
2. 假如你有钱，内存条你可以使劲加大，因为64位的CPU可以操作的地址太大了，你内存够大，能跑的程序就越多越快（因为都在内存）。

所以有钱，就加内存，你就可以加载很多程序到内存条，因为都在内存，所以速度也很快。
但是内存大还不够，你硬盘如果太慢了，内存读的着急死了也读不进去。所以硬盘虽然大，但硬盘速度也要快，机械硬盘的速度太着急了，用SSD吧，读写速度很快。
（emmm…三千预算进卡吧，加钱加到十万八…）

收尾

对于上系统来说，东西虽然看起来好像变复杂了，但是复杂的同时，也能让他能做的事变多变强了。
而且这些复杂的东西不需要你全部完成，很多东西都是自动的（不然要系统干啥）
对于我们编写驱动来说，只需要操作虚拟地址即可。只要想操作的虚拟地址能对应上我们遥操作的那个物理地址，中间是怎么实现的自然有芯片厂家来做，他们会提供这个地址是如何映射的，我们只管看芯片手册，使用映射好的虚拟地址即可。