上一節講述了在沒有MMU的CPU(如80251、MIPS M控制器系列、ARM cortex m系列)上實現虛擬內存管理的集成硬件設計方法。新設計的內存管理管理單元要實現虛擬內存管理還須要操作系統、代碼分塊(Bank)的支持。詳見SoC嵌入式軟件架構設計之二：沒有MMU的CPU實現虛擬內存管理的設計方法。這裏要闡述Bank設計的一些原則。

Bank設計是為了實現不同一時候刻執行的Bank（代碼塊）執行在同一塊內存上，所以在執行之前操作系統須要將已存在內存的代碼/數據進行緩存處理，並載入將要執行的Bank到該內存上。為了實現這個目的，須要明白下面要點：

1.為了提高效率。我們覺得代碼是不會自改動的，即代碼是僅僅讀的，則在Bank切換的時候能夠直接將已經存在內存的Bank代碼丟棄。

我們僅僅須要將當前已經存在內存的Bank代碼的Bank號入棧就可以。新載入的代碼能夠直接覆蓋該塊內存。

不同的Bank有不同的虛擬地址，為什麽能夠放到相同的物理內存？事實上是新設計的內存管理單元的電路決定的。參考前一節的文章（SoC嵌入式軟件架構設計之二：沒有MMU的CPU實現虛擬內存管理的設計方法）介紹，關鍵是同一個Bank組的不同虛擬地址信號相應的物理輸出信號是一樣的。

2.程序調用後返回到一個Bank的某一行時相同須要載入該Bank代碼，這時操作系統會將之前的Bank號出棧，並依據Bank號將相應的代碼載入到該塊內存。從1和2來看，調用Bank代碼和返回一個Bank設計到Bank號的入棧和出棧，假設設計的Bank代碼中的函數的虛擬執行地址帶有明白的Bank號信息，那函數的調用和返回就是一個入棧和出棧過程。這樣操作系統能夠降低出入棧的工作，代碼執行也更順暢。

3.Bank代碼中的變量數據處理：

1）全局變量。

假設全局變量定義在公共區域。那Bank代碼切換過程中不需對其進行處理。

假設全局變量定義在Bank內存區域，則Bank切換時須要對這部分全局變量進行緩存處理。即在Bank號入棧之後，將Bank中的數據存到堆中。在Bank返回時除了從外存儲設備載入相應的代碼時，還要將其相應的數據從堆中恢復到Bank內存。為了加快數據的恢復。往往默認一個Bank數據空間的最大值。這樣就不須要記錄每一個Bank的數據空間的大小。

2）靜態變量。跟全局變量一樣。

3）常量段。其是僅僅讀，跟代碼一塊處理。

4）局部變量。局部變量是在棧中分配空間的，所以不須要進行緩存。

5）buffer。假如該Buffer僅僅是某個Bank調用，而該Bank除了代碼還有剩余空間大於buffer大小，那將buffer設置在代碼段之後，並定義一個指針局部變量，程序中直接指向該buffer的首地址。

假設我們將Bank內的全局變量所有轉為局部變量，那操作系統就不須要對數據進行緩存管理，就不須要堆空間。可是局部變量相應的棧空間就加大了。一個Bank可能有多個函數。而多個函數是可能會用到相同的全局變量的。但這樣的情況須要的全局變量往往不大，能夠考慮都轉為局部變量。

假設不須要進行數據緩存。那系統管理將會很easy。

4.中斷處理不能進行Bank切換。Bank切換須要進行讀寫外存儲設備，會造成非常大的延時，所以在中斷裏面不應該產生Bank切換。

5.操作系統、驅動、應用各層次頻繁調用的代碼應設置為常駐代碼，假設發生切換會損失效率。

假設頻繁調用的代碼非常固定，如操作系統的調度管理等代碼能夠固化到ROM中，以降低成本。

6.Bank內存分塊大小要適中。在保持切換性能的基礎上選擇較小的內存塊。

Bank塊設置過小，就會導致Bank切換頻繁，損失效率，Bank設置過大會造成內存浪費。

7.Bank內存的起始地址應該對齊扇區（512字節）。這樣讀外存儲設備可以達到最好的性能。

請關註SoC嵌入式軟件架構設計（控制器SoC固件架構）系列博文：

SoC嵌入式軟件架構設計之中的一個：系統內存需求評估

SoC嵌入式軟件架構設計之二：沒有MMU的CPU實現虛擬內存管理的設計方法

SoC嵌入式軟件架構設計之三：代碼分塊(Bank)設計原則

SoC嵌入式軟件架構設計之四：內存空間規劃分配

SoC嵌入式軟件架構設計之五：可運行程序的重構

嵌入式：節省內存的軟件設計技巧

SoC嵌入式軟件架構設計之三：代碼分塊(Bank)設計原則