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虚拟存储是现代微处理器系统必不可少的存储模式，它把内存和外存统一起来，呈现给用户一个比实际内存大的多的虚拟存储空间，而且它给不同程序之间的数据和指令提供保护(比如地址空间访问保护)以及提供不同程序之间必要的数据共享。为了实现该功能，需要相应的硬件做支撑，当前大部分系统芯片在 MMU(Memory management Unit)中实现该功能。
随着处理器频率的提高，存储系统的性能越来越重要，有效的管理存储系统也越来越重要。在虚存模式下，虚拟地址到物理地址的变换是处理器中频繁的核心操作，为了快速有效的进行虚实地址变换，采用TLB(Translation Look-aside Buffer)完成这个重要的功能。TLB 如何快速且保持高命中率的完成虚实地址转换是研究的重点。
本文针对上述提到的问题，以北大众志UniCore-Ⅱ处理器和北大众志多核系统芯片为平台，对单核芯片和异构多核系统芯片的MMU进行了详细的研究和设计。本文的重点内容包括：
1) UniCore-Ⅱ处理器MMU的设计和验证：UhiCore-Ⅱ处理器MMU采用了二级TLB结构，降低了TLB的命中时间且保证了高的命中率；而且采用基于代码覆盖的定向验证、基于功能覆盖的随机验证、比对验证和 FPGA多种验证方法，保证了芯片功能的正确性和验证的完整性；
2) UniCore-Ⅱ处理器MMU的优化：论文分析了UniCore-Ⅱ处理器MMU设计的不足，针对这些不足提出了优化策略，并且给出了优化后MMU的详细设计，为以后MMU的设计打下了基础；
3) 多核系统芯片MMU的设计：探讨了基于UniCore-Ⅱ处理器的多核系统芯片MMU的私有TLB设计和优化方案，提出了优化的共享TLB结构设计方案，并且给出了优化方案的详细设计。
综上所述，本文针对北大众志UniCore-Ⅱ处理器和北大众志异构多核系统芯片的具体应用，提出了TLB的结构设计和验证方法，并且分析了TLB的结构设计的优缺点，给出了优化的设计。