ARM9 MMU与CACHE：虚拟到物理地址映射解析

"该资源是关于ARM9处理器的MMU（Memory Management Unit）和CACHE的工作原理，特别是大页转化过程的讲解。主要内容涉及虚拟地址到物理地址的映射、存储管理、协处理器CP15的功能以及MCR和MRC指令的应用。" 在ARM9处理器中，MMU扮演着关键角色，它提供了线性地址管理机制，使得虚拟地址（VA）能够映射到物理地址（PA）。这一过程涉及到多级页表的使用。在描述中提到的大页转化过程中，虚拟地址首先通过页表转换为变换地址（MVA），然后再映射到物理地址。这一过程具体如下： 1. **大页转化**：大页是一种内存分配方式，大小为64KB，并且必须64KB对齐。地址转化时，VA的高14位（C2[31：14]）和VA的20至16位左移2位（VA[31：20]<<2）共同构成一级页表的表内偏移，用于找到一级页表中的对应条目。 2. **一级页表**：一级页表包含4096个条目，每个条目指向一个二级页表或者直接指向物理地址。页表的基址存储在特定的寄存器中，表内偏移与基址相加得到实际地址。 3. **二级页表**：二级页表规模较小，只有16个条目，其地址由一级页表的条目给出。VA的19至16位左移2位（VA[19:16]<<2）确定二级页表的表内偏移，从而找到目标页。 4. **地址映射**：二级页表中的条目可以直接映射到64KB的大页，对应的物理地址由LV2[31：16]决定。最后，VA的低15位（VA[15：0]）加上物理地址的高位部分形成完整的物理地址（PA）。 5. **MMU和CACHE**：MMU不仅负责地址映射，还通过CACHE（高速缓冲存储器）来缓存频繁访问的数据，提高系统性能。在启用CACHE但不启用MMU的情况下，地址直接从虚拟地址转换为CACHE地址。而启用MMU和CACHE时，数据和地址的传输路径更为复杂，涉及到TLB（Translation Lookaside Buffer）和域的管理。 6. **CP15协处理器**：ARM920T中的CP15协处理器负责存储管理和控制MMU及CACHE。它包含多个32位寄存器，通过MCR和MRC指令与ARM寄存器之间交换数据。MCR用于将ARM寄存器的值写入CP15寄存器，MRC则相反，将CP15的值读取到ARM寄存器。 7. **控制和保护**：MMU提供了内存保护和控制功能，如设置地址转换表基地址、域访问控制等，确保了存储的安全性和访问权限。此外，CP15中的寄存器还包含控制位，用于设置MMU、CACHE的属性。 通过这样的机制，ARM9处理器能够高效地管理内存，确保程序正确执行并优化性能。理解这些概念对于进行嵌入式系统开发和调试至关重要。