MMU 、 IOMMU、 SMMU

一、MMU（Memory Management Unit）

MMU = CPU 的内存管理单元

作用：
把CPU看到的虚拟地址 (Virtual Address, VA)转换成物理地址 (Physical Address, PA)。

地址转换

CPU访问地址 │ ▼ Virtual Address (VA) │ ▼ MMU │ ▼ Physical Address (PA)

主要功能

1. 虚拟内存

2. 进程地址空间隔离

3. 内存保护

4. 页表管理

二、IOMMU（Input Output Memory Management Unit）

IOMMU = 给 DMA 设备用的 MMU

作用：

把设备发起的 DMA 地址转换成系统物理地址

地址转换

DMA设备 │ ▼ IO Virtual Address (IOVA) │ ▼ IOMMU │ ▼ Physical Address (PA)

为什么需要 IOMMU

• 限制设备 DMA 范围

• 实现设备隔离

• 支持虚拟机直通

• 统一DMA地址空间

常见流程

驱动申请 DMA：

dma_alloc_coherent()

内核流程：

虚拟地址 │ ▼ 物理地址 │ ▼ IOMMU │ ▼ IOVA

设备看到的地址其实是IOVA不是物理地址：

三、SMMU（System Memory Management Unit）

SMMU 是 ARM 的 IOMMU 实现

ARM架构地址流程

CPU访问 VA │ ▼ MMU │ ▼ PA

设备访问

Device │ ▼ IOVA │ ▼ SMMU │ ▼ PA

四、完整 SoC 地址体系

在一个现代 SoC 中：

CPU │ ▼ Virtual Address │ ▼ MMU │ ▼ Physical Address │ ┌───────┴─────────┐ │ │ Memory IOMMU/SMMU │ ▼ IOVA │ ▼ Device DMA