内存管理单元是计算机体系结构中一个关键的硬件组件。它位于中央处理器与主内存之间，负责管理内存的分配和访问。MMU的主要功能包括地址转换、内存保护和虚拟内存管理。这些功能对于现代操作系统的稳定运行和应用程序的隔离至关重要。
地址转换是MMU最基本的功能。当CPU生成一个虚拟地址时，MMU会使用这个地址来查找页表，从而将虚拟地址转换为物理地址。这个过程依赖于分页机制，即将虚拟地址空间划分为固定大小的页，并使用页表来记录每个虚拟页对应的物理页框。
内存保护是MMU提供的另一个重要功能。它通过检查内存访问权限位来确保程序只能访问其被授权的内存区域。例如，一个程序只能读取和写入其分配的内存块，而不能越界访问其他进程的内存。如果发生越界访问或试图写入只读内存，MMU会触发一个保护异常，从而防止系统崩溃。
虚拟内存是MMU实现的一项高级功能，它允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。操作系统将一部分硬盘空间作为虚拟内存，当物理内存不足时，将不常用的数据页换出到硬盘。当程序需要访问一个不在物理内存中的页时，会产生一个缺页中断，操作系统随后将所需页换入物理内存。
在手模拟器中实现MMU，需要模拟其核心逻辑。这包括模拟地址转换过程，即根据模拟的页表和虚拟地址计算物理地址。同时，也需要模拟内存保护机制，检查访问权限位。对于虚拟内存的支持，则意味着实现一个简单的页表管理和换入/换出策略，以模拟真实系统的行为。
MMU是现代计算机体系结构中不可或缺的部分。它不仅解决了物理内存容量有限的问题，还提供了内存保护和虚拟化能力，为多任务操作系统的实现奠定了基础。理解MMU的工作原理，对于深入理解计算机系统至关重要。
