ARM处理器的快速上下文切换与FCSE技术

"快速上下文切换扩展例子-富士电机fuji alpha5 smart plus用户手册完整版" 在本文档中，我们关注的是ARM处理器中的快速上下文切换（FCSE，Fast Context Switch Extension）机制，这一机制在实时操作系统（RTOS）中至关重要，因为它允许高效地在不同任务间切换，而不需进行昂贵的缓存和翻译查找缓冲区（TLB）刷新操作。上下文切换是多任务环境中常见的操作，当一个任务暂停并切换到另一个任务时，CPU的状态必须保存并恢复，以便新任务能够从上次中断的地方继续执行。 快速上下文切换的例子展示了两个任务，任务1和任务2，它们都在相同的物理地址空间（0x00000000~0x01ffffff）中运行。在上下文切换过程中，关键在于FCSE使得虚拟地址空间的映射保持不变，因此避免了对Cache和TLB的清空或清理，从而提高了效率。 执行一次FCSE上下文切换的步骤如下： 1. 保存当前执行任务（任务1）的上下文，并将其状态设为睡眠。 2. 将要恢复的任务（任务2）的进程ID写入CPU的CP15寄存器c13。 3. 修改CP15的寄存器c3，使当前任务的域变为不可访问，同时将唤醒任务的域设置为可访问。 4. 恢复任务2的上下文。 5. 继续执行任务2。 FCSE的一个限制是，每个任务的大小被固定在32MB以内。这个限制确保了任务间的切换可以快速高效地完成，因为内存管理单元（MMU）不必处理更复杂的地址映射变化。 ARM处理器，作为先进的精简指令集计算（RISC）处理器，以其高性能、低成本和低能耗而闻名。ARM公司不生产芯片，而是通过授权设计给其他半导体制造商，如VLSI、德州仪器、Cirrus Logic等，这些合作制造商根据ARM的核心设计制造出具有各自特色的产品。ARM处理器广泛应用于嵌入式系统、消费电子、数字信号处理和移动设备，ARM架构已成为移动通信和多媒体应用的行业标准。 ARM公司自成立以来，经历了快速扩张，目前在全球拥有多个分支机构，并在伦敦和纳斯达克上市，成为了全球知名的IP核心供应商和技术领导者。其商业模式的成功在于提供经济高效的设计，吸引了众多合作伙伴，共同推动了RISC技术的发展和应用。