嵌入式系统第2章嵌入式平台PXA

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1、提纲Xscale系统结构PXA255处理器结构与特性Xsbase255开发系统1Xscale系统结构2Xscale系统结构----Xscale超级流水线PXA255拥有7级超级流水线，主要由主流水线、MAC流水线和内存访问流水线组成。3Xscale系统结构----Xscale超级流水线主流水线F1/F2指令读取ID指令译码RF寄存器文件/移位级X1执行级X2执行级XWB写回级4Xscale系统结构----Xscale超级流水线MAC流水线执行所有的乘/累加指令。它执行40位累加寄存器acc0和能把指令值转化成普通的ARM寄存器值。MAC不是真正的一条流水线，指令的类型和资源决定它

2、所需的周期数。不会同时两条指令出现在MAC流水线上。当MAC在处理一条指令的时候其他的指令不允许进出到M1中，除非原来的指令在下一个周期中处理完成。MAC单元执行开始于M1，接受2个32位操作数，N个周期后完成并返回寄存器文件。5Xscale系统结构----Xscale超级流水线内存访问流水线内存流水线有D1、D2和DWB3级构成，独立完成指令的装载和存储。在执行完X1后开始执行D1级，计算有效的存/取地址；在D2级数据cache和小型数据cache返回目的数据；DWB级进行填入缓冲器和写入缓冲器操作。6Xscale系统结构----Xscale乘/累加MACXscale为了多媒体

3、的应用，支持SIMD.比如MIAPH指令，它执行2个16x16位乘法，然后与40位累加器相加，即2个32位寄存器可以看作为2对16位寄存器，先高16位相乘并与累加器进行相加；低16位也相乘后与累加器相加，这2个结果相加后再送到寄存器文件中。7Xscale系统结构----内存管理提供内存访问保护和虚拟地址到物理地址的转换支持指令TLB支持数据TLB(TranslationLook-asideBuffer，TLB，转换搜索缓存)8Xscale系统结构----指令Cache容量为32K32路组相联每路由8个字(32字节)和一位有效位(思考：有几组?)循环替换算法9Xscale系统结构-

4、---指令Cache10Xscale系统结构----数据Cache容量32KB32路组相联每路包含32字节和1个有效位,还包含2个dirty位，分别对应低16位字节和高16位字节采用循环替换法11Xscale系统结构----转移目标缓冲器BTBBTB由有128入口的直接映像cache构成每个入口由TAG分支地址、DATA数据目标地址和2位历史位组成。12Xscale系统结构----性能监视提供2个32位的性能计数器，可以分别对2个独立的事件同时监视。另外还有1个32位时钟计数器用来联合性能计数器记录内核时钟数。当计算突发事件时计数器将监测到一个特定事件的发生；当测量持续事件时计数

5、器将记录处理器时钟周期数当指定条件为真时事件发生。所有的这些计数器都有对应的IRQ和FIQ资源。Xscale的性能监视模块可以通过协处理器CP14的寄存器0-3进行控制。13Xscale系统结构----电源管理Xscale核合并电源管理和时钟管理来控制时钟和管理电源，它控制每一个运行模式的时钟频率和管理不同电源管理模式下的性能与功耗间的优化。14Xscale系统结构----调试通讯控制模块通过JTAG指令来建立目标机和宿主机的握手硬件断点模块有指令和数据断点寄存器，由协处理器控制跟踪缓冲模块对程序历史记录以实现恢复异常和跳转代码下载模块代码下载到I-Cache,调试代理程序实现读

6、/写15PXA255处理器结构与特性16PXA255处理器结构与特性PXA255除了采用Xscale内核，还具有以下特点：内核工作频率：200MHz、300MHz和400MHz系统存储器接口时钟和电源控制器DMA控制器LCD控制器系统集成模块串行通信口多媒体通信口17PXA255处理器结构与特性时钟模块：控制系统每一个模块的时钟频率优化计算处理和电源管理的功能。有三个寄存器：核时钟设置寄存器CCCRL：晶振频率至存储器频率倍因子，可以设置成27、32、36、40或45。M：存储器频率至运行方式频率倍因子，可以设置成1或2。N：运行方式频率至快速方式频率因子，可以设置成1.0、1.

7、5、2.0或3.0。时钟允许寄存器CKEN振荡器设置寄存器OSCC18PXA255处理器结构与特性电源管理模块运行模式快速模式（CCCR的N）空闲模式空闲模式没有改变时钟的产生。应用程序选择PWRMODE寄存器的M段来选择空闲方式。睡眠模式许多处理器内部单元功能关闭，实时时钟和电源管理模块继续工作。通过使用PWRMODE寄存器来进入睡眠模式。33MHz空闲模式在33MHz空闲模式下其他所有的外设单元都不能使用包括SDRAM、LCD和DMA控制器。19PXA255处理器结构与特性G