从 TLB 中逐出条目时更新页表答案

【问题标题】：Updating page table when an entry is evicted from TLB从 TLB 中逐出条目时更新页表
【发布时间】：2016-02-04 01:25:44
【问题描述】：

从 TLB 中逐出条目时是否更新页表？如果是这样，为什么？页表中更新了哪些信息？我认为当被驱逐的页面干净时不需要更新页表。

同理，页面在TLB中缓存（引入）时是否更新页表？

【问题讨论】：

1.) 没有 2.) 标志/地址 3.) TLB 是用于保存在页表中的映射的缓存。所以来自页表的 VAPA 依赖可以缓存在 TLB 中
通常，当 PTE 加载到 TLB（如果尚未设置）时，页表条目中的访问指示符会更新（在页表中）。即使在 TLB 命中时，脏指示器也会在写入时更新。（即，大多数 TLB 都是直写的。）支持回写 TLB 是可能的，这对于每个虚拟地址标签关联多个 PTE 的 TLB 来说可能是可取的。
@PaulA.Clayton，谢谢你的回答。一个问题只是为了更好地理解这一点。为什么需要在TLB加载时更新页表PTE中的访问指示字段？换句话说，访问指示符字段在什么情况下会有帮助？

标签： operating-system cpu-architecture virtual-memory tlb page-tables

【解决方案1】：

硬件页表遍历器（例如为 x86 定义的）可以在加载页表条目 (PTE) 的过程中修改访问和修改的指示符。由于 PTE 可以在非写入未命中时按需加载，因此在 PTE 已加载到 TLB 之后，修改的指示符可能会被更改。（也可以将 PTE 预取到 TLB 中，在这种情况下，甚至可能需要在 PTE 插入 TLB 后设置访问指示符。传统的集群 TLB 条目，每个条目存储多个 PTE单个标签（如常规内存缓存的子块）自然可以从预取与标签关联的其他页面中受益，因为它不涉及额外的存储（即，这种预取没有缓存污染影响）并且相邻的 PTE 存储在一个已经从内存中获取的对齐块（对于典型的多级页表）。）

TLB 通常使用直写策略。这具有最近使用 PTE 所在的缓存块的优点。它还可以避免在清除访问位或脏位时使用处理器间中断。由于 TLB 通常不连贯，因此使用回写会使软件强制连贯性（当操作系统清除访问或脏位时）更加复杂。

某些硬件 TLB 管理架构不支持硬件设置访问和脏指标。相反，会生成一个异常，软件会处理这些特殊情况。由于设置这些指标并不像更改地址转换或权限那样少见，因此在不需要操作系统参与的情况下这样做可能会有一些优势。

（脏指示符用于允许操作系统在从内存中删除页面时避免（不必要地）写回不脏的页面。访问指示符用于支持（通常基于新近度）page replacement algorithm in操作系统。）

【讨论】：

太棒了！非常有帮助。因此操作系统使用访问的指标进行页面替换管理。现在我明白了为什么当 PTE 缓存在 TLB 中时会更新 PTE 的访问指标。我不明白的是当 PTE 从 TLB 中驱逐时更新访问的指标。这对我来说似乎有点多余。
@aminfar 通常 TLB 是直写的，因此当 PTE 从 TLB 中逐出时不会更新内存。回写 TLB 理论上是可能的，在这种情况下，如果 PTE 发生更改，则会在从 TLB 驱逐时更新内存中的 PTE。