ARM嵌入式软件开发---+-德霖技术学院资讯工程系-+.ppt

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1、嵌入式系统教案祥寶科技股份有限公司9/18/2021提纲1324ARM儲存系統概述快速上下文切換技術高速緩衝區和寫緩衝區ARM記憶體管理單元第五章ARM儲存系統2ARM儲存系統概述與其他中低檔單片機不同，ARM處理器中一般都包含一個記憶體管理部件，用於對記憶體的管理。爲了適應不同的嵌入式應用，ARM儲存系統的體系結構存在很多差別。簡單的可以使用如單片機系統中使用的平板式地址映射機制即可；而一些複雜的系統中則可能包含多種技術來提供功能強大的儲存系統。ARM儲存系統概述3ARM所使用的儲存系統技術系統中可能包含多種類型的記憶體件，如FLASH、ROM、SDRAM、S

2、RAM等；而且不同類型的記憶體件要求不同的速度、資料寬度等；通過CACHE和WRITEBUFFER技術縮小處理器和儲存系統速度差別，從而提高系統性能；記憶體管理單元使用記憶體映射技術實現虛擬空間到真實空間的映射。引入儲存保護機制，增強系統的安全性；引入一些機制保證I/O操作映射成記憶體操作後，各種I/O操作能夠得到正確的結果。ARM儲存系統概述4S3C44B0X記憶體組織示意圖ARM儲存系統概述5用於儲存管理的系統控制協處理寄存器CP15在基於ARM的嵌入式系統中，儲存系統通常使用CP15來完成記憶體的大部分管理工作；除了CP15之外，在具體的儲存機制中可能還會

3、用到其他技術如：頁表技術等。CP15可以保護16個32位的寄存器，編號0－15。實際上對於某些編號的寄存器可能對應有多個物理寄存器，在指令中指定特定的標誌位元來區分相應的寄存器。ARM記憶體管理單元6CP15寄存器列表－1寄存器編號基本作用在MMU中的作用0ID編碼（唯讀）ID碼和Cache類型1控制位各種控制位元2儲存保護和控制地址轉換表基底位址3儲存保護和控制域存取控制位元4儲存保護和控制保留5儲存保護和控制記憶體失效狀態6儲存保護和控制記憶體失效位址ARM記憶體管理單元7CP15寄存器列表－2寄存器編號基本作用在MMU中的作用7快取記憶體和寫緩存快取記憶體

4、和寫緩存控制8儲存保護和控制TLB控制9快取記憶體和寫緩存快取記憶體鎖定10儲存保護和控制TLB锁定11保留12保留ARM記憶體管理單元8CP15寄存器列表－3寄存器編號基本作用在MMU中的作用13進程識別字進程識別字14保留15因不同設計而異因不同設計而異ARM記憶體管理單元9存取CP15寄存器的指令存取CP15寄存器的指令有如下兩條：MCRRegister->CoprocessorRegisterMRCCoprocessorRegister->Register注意：這兩條指令只能在系統模式下執行；在用戶模式下執行該指令將引起異常。ARM記憶體管理單元10MC

5、R存取CP15指令語法MCR{cond}p15,,,,{,}MCR2p15,,,,{,}OP1爲輔助運算器將執行的操作的代碼。對於CP15來說，該值必須爲0；Rd爲源寄存器，其值將被傳送到輔助運算器中；該寄存器不能爲PC；CRn是輔助運算器的目標寄存器，可以是C0-15；是附加的目標寄存器或源運算元寄存器，用於區分同一編號的不同物理寄存器，當指令中不需要附加資訊時要將C0指定爲CRm；OP2也提供附加資訊，用於區分同一編號的不同物理寄存器，當指令中不需要附加資訊時，可

6、以省略或者將其置0。ARM記憶體管理單元11MCR存取CP15示例MCRP15,0,R4,C1,C0,0上述指令從ARM寄存器R4中將資料傳送到輔助運算器CP15的寄存器C1中。其中R4爲ARM寄存器，存放源運算元；C1和C0爲輔助運算器寄存器，爲目標寄存器；操作碼1爲0，操作碼附加資訊也爲0。ARM記憶體管理單元12MRC存取CP15指令语法MRC{cond}p15,,,,{,}MRC2p15,,,,{,}OP1爲輔助運算器將執行的操作的代碼。對於CP15來說，該值

7、必須爲0；Rd爲目標寄存器，指令處理的結果將存放在該寄存器中；CRn是輔助運算器寄存器，存放第一個源運算元；CRm是附加的源運算元寄存器，用於區分同一編號的不同物理寄存器，當指令中不需要附加資訊時要將C0指定爲CRm；OP2也提供附加資訊，用於區分同一編號的不同物理寄存器，當指令中不需要附加資訊時，可以省略或者將其置0。ARM記憶體管理單元13儲存管理單元MMU的作用實現虛擬位址空間到物理儲存空間的映射；記憶體存取許可權的控制；設置虛擬儲存空間的緩衝特性。頁表是實現上述功能的一個重要手段，它實際上是位於記憶體中的一個對照表。ARM記憶體管理單元14記憶體單元的段

8、頁式管理爲了實現不同層次