第四章 cp15协处理器

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1、CP15协处理器第四章预习检查什么是cache？Cache有哪两种写方式？MMU的功能是什么？2本章目标了解ARM存储器组织结构了解S3C2440A的cache基本工作原理了解MMU基本工作原理，与地址映射本章结构CP15协处理器协处理器CP15结构和功能高速Cache内存管理单元MMU快速上下文切换ARM存储器6-1ARM存储器ARM存储系统有非常灵活的体系结构，可以适应不同的嵌入式应用系统的需要。ARM存储器系统可以使用简单的平板式地址映射机制，也可以使用其他技术提供功能更为强大的存储系统。提供多种类型的存储器件，如F

2、LASH、ROM、SRAM等；Caches技术；写缓存技术(writebuffers)；虚拟内存和I／O地址映射技术。6-1ARM存储器大多数的系统通过下面的方法之一实现对复杂存储系统的管理。使能Cache，缩小处理器和存储系统速度差别，从而提高系统的整体性能。引入存储保护机制，增强系统的安全性。引入一些机制保证将I／O操作映射成内存操作后，各种I／O操作能够得到正确的结果。6-1ARM存储器8051的结构6-1ARM存储器s32440的结构6-1ARM存储器存储器的层次结构6-2协处理器CP15CPl5，即通常所说的系统

3、控制协处理器(SystemControlCoprocesssor)。它负责完成大部分的存储系统管理。CacheARM内核地址地址写缓冲MMU或MPU数据读数据写数据控制逻辑CP15AMBA总线接口JTAG及非AMBA信号AMBA接口6-2协处理器CP15CPl5包含l6个32位寄存器，其编号为0～15。CPl5中的寄存器可能是只读的，也可能是只写的，还有一些是可读可写的。在对协处理器寄存器进行操作时，需要注意以下几个问题。寄存器的访问类型(只读／只写／可读可写)。不同的访问引发的不同功能。相同编号的寄存器是否对应不同的物理

4、寄存器。寄存器的具体作用。6-2-1CP15寄存器访问指令通常对协处理器CPl5的访问使用以下两种指令MCR：将ARM寄存器的值写入CPl5寄存器中；MRC：将CPl5寄存器的值写入ARM寄存器中。指令MCR和MRC指令访问CPl5寄存器使用通用语法MCR{} p15,,,,{,}MRC{} p15,,,,{,}6-2-2CP15中的寄存器寄存器编号基本作用特殊用途

5、0ID编号(只读)ID和Cache类型1控制位各种控制位2存储器保护和控制MMU：地址转换表基地址MPU：Cache属性设置3内存保护和控制MMU：域访问控制MPU：写缓存控制4内存保护和控制保留5内存保护和控制MMU：错误状态MPU：访问权限控制6内存保护和控制MMU：错误状态MPU：保护区域控制7Cache和写缓存Cache和写缓存控制8内存保护和控制MMU：TLB控制MPU：保留9Cache和写缓存Cache锁定10内存保护和控制MMU：TLB锁定MPU：保留11保留保留12保留保留13进程ID进程ID14保留保留1

6、5芯片生产厂商定义芯片生产厂商定义6-2-3寄存器C0操作码opcode2对应的标识符寄存器0b000主标识符寄存器Ob001Cache类型寄存器其他保留寄存器c0包含的是ARM本身或芯片生产厂商的一些标识信息。当使用MRC指令读c0寄存器时，根据第二个操作码opcode2的不同，读出的标识符也是不同的。6-2-3寄存器C0由生产商决定(Implementor)产品子编号(Varimant)Arm系统版本号(Architecture)产品主编号(PrimaryPartNumber)处理器版本型号(Revision)主标识符

7、寄存器当协处理器指令对CPl5进行操作，并且操作码0pcode2时，处理器的主标识符将被读出。从主标识符中，可以确定ARM体系结构的版本型号。如果bit[15：12]为0x0，说明处理器是ARM7之前的处理器；如果bit[15：12]为0x7，说明处理器为ARM7处理器；如果bit[15：12]为其他值，说明处理器为ARM7之后的处理器。bit[31：24]：生产厂商的编号302423201916154306-2-3寄存器C0Cache类型标识符寄存器对于指令MRC来说，当协处理器寄存器为r0，而第二操作数opcode2为

8、0b001时，指令读取值为Cache类型，即可以将处理器的Cache类型标识符寄存器的内容读取到寄存器r0中。MCRP15，0，r0，c0，c0，16-2-3寄存器C0Cache类型标识符寄存器Cache类型标识符定义了关于Cache的信息系统中的数据Cache和指令Cache是分开的还是统一的。Cac