图解虚拟地址到物理地址的翻译以及数据的获取（TLB，页表，cache）

前言

最近复习计算机组成原理，又重新把CPU发出虚拟地址一直到获得数据的过程捋了捋，算是又加深了理解。从虚拟地址经过TLB／页表得到物理地址，到物理地址经过cache／主存得到数据，真的是计算机体系结构的艺术了。

结合《计算机组成与系统结构》和《深入理解计算机系统》中对高速缓存和虚拟内存的描述，画出了如下示意图，从CPU发出虚拟地址到得到数据，整个构成一个完整的环。一图胜千言，看图吧～

示意图

注意事项

• TLB采用组相联
• 页表采用两级页表
• cache采用组相联
• cache仅考虑L1 d-cache，不考虑L1 i-cache、L2 cache和L3 cache
• 未考虑页表缺页
• 简化了cache未命中情况

参考

• 袁春风. 计算机组成与系统结构[M]. 清华大学出版社, 2013.
• Bryant R, David Richard O H. 深入理解计算机系统[M]. 机械工业出版社, 2016.