Powerpc E500 实现有两级 TLB，即：L1 TLB 和 L2 TLB。L1 TLB 可以理解为 L2 TLB 的部分缓存。访问 L1 TLB 的效率要比 L2 的效率高，相应的实现的花费也就高。L1 TLB 由硬件维护，不可编程精确控制。程序员可控制的一般是L2 TLB，因此以下的讨论皆针对 L2 TLB，为方便简称其为 TLB。     由于L1 MMU只是一个L2MMU的一个子集，硬件负责自动更新，因此我们可以就可以通过编程控制L2 MMU中的TLB就能达到操作TLB的目的。

    通过对L2 MMU的TLB编程，我们可以进行根据虚拟地址查找匹配的TLB entry，建立虚拟页<—>物理页映射，修改TLB entry中的属性，无效TLB等等操作，这样的方式让powerpc e500的MMU更加灵活。

1. 根据一个虚拟地址找到对应的TLB Entry

  说明：我们用程序控制找到的entry指的是L2 MMU 中Tlb中的entry index。   指令：tlbsx RA,RB   准备：       (1) 首先配置MAS6寄存器：SPID0域和SAS域；       (2) 把我们需要寻找的虚拟地址放到RA+RB中(一般直接放到RB中，RA置0)；       (3) 执行tlbsx RA，RB指令；   执行：     指令tlbsx会根据MAS6、RA+RB的值，进行如下匹配：对L2 MMU中TLB0和TLB1的每一个entry进行查询：       (1)entry中的V域是否有效；       (2)MAS6、RA+RB与entry对应的字段进行匹配：SPID0 == TID，SAS == TS， EPN == (RA+RB) (上面的“==”表示匹配，不一定是相等，例如：ENP == (RA+RB) ，这里需要根据entry的size域来确定EPN的位数。EPN总共20位，所以对应的最小页大小是4k，即这20位都作为虚拟页号；如果size指示页大小为4M ，即一页占22位，那么EPN只有10位有效，这时秩序匹配RA+RB的高10位就可以了)       (3)若MAS6、RA+RB匹配到某一个entry，并且V域有效，则说明我们匹配成功，也就是命中，否则没有匹配到任何entry表示不命中。    输出：       (1)若tlbsx命中：将命中的entry，包括entry index输出到如下寄存器的相应字段中。MAS0 ~ MAS3：MAS1[V] = 1，MAS0[TLBSEL] = 命中的是TLB0/TLB1, MAS0[ESEL]命中的entry的index或者TLB0的哪一路。       (2)若没有命中，则MAS1[V] = 0，MAS2[RPN] 为 0   举例：

/* Find the index of the entry we're executing in */ bl invstr /* Find our address */ invstr: mflr r6 /* Make it accessible ：r6存放的便是当前正在执行代码的虚拟地址 */ mfmsr r7 rlwinm r4,r7,27,31,31 /* extract MSR[IS] ：提取当前的[IS]地址空间 */ mfspr r7, SPRN_PID0 slwi r7,r7,16 or r7,r7,r4 mtspr SPRN_MAS6,r7 /* 设置MAS6的SAS */ tlbsx 0,r6 /* search MSR[IS], SPID=PID0 */   上面的代码表示将我们正在执行的 标号invstr处的地址放到r6中，并在Tlb的当前(IS)地址空间中查找r6这个地址对应的entry。     

2. 读Tlb

      如果我们想了解某个entry的内容，比如它的RPN(物理页号)，就将这个entry的值读出到MAS寄存器中，然后再从MAS寄存器取出到普通寄存器就可以了。   指令：tlbre   准备：       (1) 通过MAS0选择我们要读取的entry。         配置MAS0[TLBSEL]指定读TLB0还是TLB1；         配置MAS0[ESEL]指定命中是哪一个entry，若选择的是TLB0,还需要先借助EPN[45:51]来进行索引组，然后通过ESEL则来路选确定具体的entry项。       (2) 执行tlbre，根据上面的信息读取指定的tlb entry。    过程：       tlbre指令根据MAS0中TLBSEL和ESEL域来定位某个entry，并把entry中内容读出到各个MAS寄存器的相关域中。   举例：

li r6,0 /* Set Entry counter to 0 */ lis r7,0x1000 /* Set MAS0(TLBSEL) = 1 */ rlwimi r7,r6,16,4,15 /* Setup MAS0 = TLBSEL | ESEL(r6) */ mtspr SPRN_MAS0,r7 tlbre    上述代码的目的是读取tlb1中的entry0

3. 写TlB

    和读Tlb类似，要写某个Tlb entry首先要定位这个entry，然后将各个MAS0中的对应的各个域写入到这个entry。   指令：tlbwe   准备：       (1) 通过MAS0选择我们要读取的entry。         配置MAS0[TLBSEL]指定读TLB0还是TLB1；         配置MAS0[ESEL]指定命中是哪一个entry，若选择的是TLB0,还需要先借助EPN[45:51]来进行索引组，然后通过ESEL则来路选确定具体的entry项。       (2) 准备好我们需要写到entry中内容。填写好各个MAS寄存器中与entry对应的各个域，如MAS2[EPN]，MAS3[RPN]等。       (3) 执行tlbwe，根据上面的信息找到指定的tlb entry，并将这个entry的信息写到各个MAS寄存器中。     过程：     tlbwe指令根据MAS0中TLBSEL和ESEL域来定位某个entry，并把entry中内容读出到各个MAS寄存器的相关域中。   举例：

li r6,0 /* Set Entry counter to 0 */ lis r7,0x1000 /* Set MAS0(TLBSEL) = 1 */ rlwimi r7,r6,16,4,15 /* Setup MAS0 = TLBSEL | ESEL(r6) */ mtspr SPRN_MAS0,r7 /* 找到TLB1的entry0 */ mfspr r7,SPRN_MAS1 rlwinm r7,r7,0,2,31 /* Clear MAS1 Valid and IPROT */ mtspr SPRN_MAS1,r7 tlbwe /* 写TLB */    上述代码修改(清除)TLB1中entry0的Valid和IPOROT域。

4. invalid TLB项

  指令:tlbivax RA + RB   准备：EA = RA + RB 为虚拟地址   过程：     (1) EA[32:51] 用于匹配 TLB 项 (组选 ＋ EPN 匹配)，其不进行 PID 和 AS 的比较，则若同一组内有相同的 EPN，皆会将其置无效。     (2) EA[60] 用于选择操作的对象是 TLB0 还是 TLB1，类似 MAS0[TLBSEL];     (3) EA[61] 为 1 则置无效 TLB0 或 TLB1 的所有项     (4) 若 HID1[ABE] = 1 则该无效操作亦广播给其它 Core，置无效相应的项。   注意：若TLB1的某项entry 的IPROT域为1，可以不受tlbivax的影响。   举例：

/* 当前进程的data地址空间中，寻找虚拟地址为0xc0000000的TLB entry */ lis r6 , 0xc0000000@h ori r6 , r6 , 0xc0000000@l mfmsr r7 rlwinm r4,r7,27,31,31 /* extract MSR[DS] */ mfspr r7, SPRN_PID0 slwi r7,r7,16 or r7,r7,r4 mtspr SPRN_MAS6,r7 tlbsx 0,r6 /* search MSR[DS], SPID=PID0 */ /* 设置这个entry的IPROT域，保证后面的tlbivax指令不会让自己无效 */ mfspr r7,SPRN_MAS0 rlwinm r3,r7,16,20,31 /* Extract MAS0(Entry) */ mfspr r7,SPRN_MAS1 /* Insure IPROT set */ oris r7,r7,MAS1_IPROT@h mtspr SPRN_MAS1,r7 tlbwe /* 除了我们设置的0xc0000000对应的entry，TLB0和TLB1中的其他的entry全部置无效(除非某个其他的entry中也设置了IPROT位) */ /* Invalidate TLB0 */ li r6,0x04 tlbivax 0,r6 TLBSYNC /* Invalidate TLB1 */ li r6,0x0c tlbivax 0,r6 TLBSYNC