[Arm프로세서] MMU 란

MMU(Memory Management Unit)란 무엇일까요? 가상 주소를 물리 주소로 변환하는 일을 하는 주인공이 MMU입니다. MMU는 하드웨어 블록으로 Arm 프로세서 내부에 존재합니다. MMU를 눈으로 직접 확인하고 싶지만 Arm 코어와 함께 MMU가 내부에 실장돼 있어 확인할 수는 없습니다.

최근에 개발되는 대부분 시스템에서 프로세스는 MMU를 활성화한 상태에서 실행됩니다. 그래서 MMU를 활성화하면 운영체제에서 실행되는 프로세스가 바라보는 주소는 가상 주소입니다. 여기서 ‘가상’이라는 용어는 말 그대로 세상에 존재하지 않는 논리적인 개념으로 볼 수 있습니다. 그런데 가상 주소가 존재하려면 MMU가 있어야 하는데, MMU의 역할은 가상 주소를 물리 주소로 변환하는 것입니다.

그렇다면 MMU는 가상 주소를 물리 주소로 어떻게 바꿀까요? MMU 내에는 TLB(Translation Lookaside Buffer)가 있는데, 이 버퍼는 페이지 테이블 레코드 정보를 담고 있습니다. TLB 에는 최근에 변환된 가상 주소에 대한 페이지 테이블 정보가 들어있고, 이 정보를 참고해 가상 주소를 물리 주소로 변환합니다.

Arm에서 제공하는 메모리 아키텍처에서 MMU는 가장 중요한 기능이므로 잘 익혀둡시다. 좀 더 자세한 내용은 19.2절 'MMU의 세부 동작'에서 설명합니다.


[정보] MMU와 운영체제
대부분 CPU 코어 위에서 운영체제가 실행되는데 CPU의 특징을 잘 알아야 운영체제의 세부 동작 원리도 잘 파악할 수 있습니다. 이를 메모리 관점에서 "운영체제에서 메모리를 관리하는 주요 기능은 CPU에서 지원하는 MMU를 활용한다"라고 설명할 수 있습니다.