第4章嵌入式系统的存储器系统

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1、ARM9嵌入式系统设计基础教程江苏大学计算机科学与通信工程学院通信工程系陈祖爵E-mail:chenzujue@126.comTEL:137753600082021/8/301课程理论教学内容安排第1章嵌入式系统基础知识第2章ARM体系结构第3章32BitRISC微处理器S3C2410A第4章嵌入式系统的存储器系统第5章嵌入式系统输入/输出设备接口第6章嵌入式系统总线接口第7章嵌入式系统网络接口第8章嵌入式系统软件及操作系统基础第9章ARM汇编语言程序设计基础第10章Bootloader设计基础第11章Linux操作系统基础第12章嵌入式Linux软件设计第13章图形用户接口（GUI）2

2、021/8/302第4章嵌入式系统的存储器系统4.1存储器系统概述4.2嵌入式系统存储设备分类4.3NORFlash接口电路4.4NANDFlash接口电路4.5SDRAM接口电路4.6CF卡接口电路4.7SD卡接口电路4.8IDE接口电路2021/8/3034.1存储器系统概述4.1.1存储器系统的层次结构4.1.2高速缓冲存储器4.1.3存储管理单元2021/8/3044.1.1存储器系统的层次结构计算机系统的存储器被组织成一个6个层次的金字塔形的层次结构,如图4.1.1所示,层次结构的最顶部是S0层,最底部是S5：S0层为CPU内部寄存器S1层为芯片内部的高速缓存（cache）

3、内存S2层为芯片外的高速缓存（SRAM、DRAM、DDRAM）S3层为主存储器（Flash、PROM、EPROM、EEPROM）S4层为外部存储器（磁盘、光盘、CF、SD卡）S5层为远程二级存储（分布式文件系统、Web服务器）2021/8/305存储器系统层次结构2021/8/3064.1.2高速缓冲存储器在主存储器和CPU之间采用高速缓冲存储器(cache)被广泛用来提高存储器系统的性能,cache能够减少内存平均访问时间。Cache可分为统一cache和独立的数据/程序cache。存储系统中，指令预取和数据读写使用同一cache时称统一cache。如存储系统中，指令预取和数据读写使用

4、不同的cache，各自是独立的，称系统使用了独立的cache，用于指令预取的cache称为指令cache，用于数据读写的cache称为数据cache。CPU更新cache时,要将结果写回到主存中,可采用写通法(write-through)和写回法(write-back)。写通法是CPU执行写操作时,把数据同时写入cache和主存。用写通法更新的cache称写通cache。写回法是执行写操作时,被写的数据只写入cache不写入主存。当需替换时,才把已修改的cache块写回到主存中。采用写回法进行数据更新的cache称为写回cache。2021/8/307高速缓冲存储器当进行数据写操作时，可

5、以将cache分为读操作分配cache和写操作分配cache两类。对于读操作分配cache，当进行数据写操作时，如果cache未命中，只是简单地将数据写入主存中。主要在数据读取时，才进行cache内容预取。对于写操作分配cache，当进行数据写操作时，如果cache未命中，cache系统将会进行cache内容预取，从主存中将相应的块读取到cache中相应的位置，并执行写操作，把数据写入到cache中。对于写通类型的cache，数据将会同时被写入到主存中，对于写回类型的cache数据将在合适的时候写回到主存中。2021/8/3084.1.3存储管理单元MMU（MemoryManageUni

6、t,存储管理单元）在CPU和物理内存之间进行地址转换，将地址从逻辑空间映射到物理空间，这个转换过程一般称为内存映射。MMU主要完成以下工作：（1）虚拟存储空间到物理存储空间的映射。采用了页式虚拟存储管理，它把虚拟地址空间分成一个个固定大小的块，每一块称为一页，把物理内存的地址空间也分成同样大小的页。MMU实现的就是从虚拟地址到物理地址的转换；（2）存储器访问权限的控制；（3）设置虚拟存储空间缓冲的特性。2021/8/3094.2嵌入式系统存储设备分类4.2.1存储器部件的分类4.2.2存储器的组织和结构4.2.3常见的嵌入式系统存储器2021/8/30104.2.1存储器部件的分类1.

7、按在系统中的地位分类在微机系统中，存储器可分为主存储器（内存或主存）和辅助存储器（简称辅存或外存）。内存是计算机主机的组成部分，用快速存储器件来构成，内存空间的大小受到地址总线位数的限制。内存通常用来容纳常使用的程序和数据，CPU可直接对内存访问。系统软件中如引导程序、监控程序或者操作系统中的基本输入/输出部分BIOS都是必须常驻内存。系统软件和应用软件用到时由外存传到内存。外存存放的是不经常使用的程序和数据，特点是容量大。常见的外