ARM处理器的片上存储器组织：紧耦合存储器(TCM)解析

"这篇资料是关于ARM存储器组织和异常中断的讲解，主要涉及片上存储器特别是紧耦合存储器(Tightly Coupled Memory, TCM)的应用。TCM是用于补偿Cache访问不确定性的高速存储区域，它可以是独立的指令TCM和数据TCM，并在内存映射空间中直接访问。此外，还提到了ARM体系结构的其他方面，如数据类型、存储格式、存储体系、存储器管理单元、协处理器CP15、保护单元、快速上下文切换扩展和写缓存器等。" 在ARM架构中，存储器组织是非常关键的一部分。ARM处理器通常包括多种类型的存储器，其中片上存储器是一个重要组成部分，它可以被配置为Cache、SRAM或紧耦合存储器(TCM)。TCM设计的目标是为了提供比常规Cache更确定性和更低延迟的访问，这对于实时性和性能敏感的应用尤其重要。TCM可以进一步分为指令TCM和数据TCM，它们独立存在于内存地址空间中，可以快速地服务于处理器的指令和数据需求。 TCM的使用弥补了Cache在访问时可能出现的延迟和不确定性，这通常是由于Cache未命中或替换策略引起的。通过将常用或关键的数据和代码放入TCM，可以显著提升系统响应速度。值得注意的是，尽管TCM的访问速度快，但其对存储器类型的限制较少，只是不允许包含读敏感地址。对TCM的写访问受到MMU（内存管理单元）内部的保护信息控制，确保了内存访问的安全性。 存储体系的层次结构通常包括高速缓存、主存和外部存储器，ARM处理器的存储体系设计遵循这种金字塔结构。在实际应用中，开发者可以根据系统需求，通过编程或硬件配置来决定片上存储器的具体用途，比如平衡Cache和SRAM的大小。 此外，资料中还提及了其他ARM架构的特性，如数据类型包括有符号数和无符号数，以及不同长度的字节、半字和字。存储格式默认采用小端序。ARM的存储器管理单元MMU负责虚拟地址到物理地址的映射，保护单元则用于实现内存访问权限的控制。快速上下文切换扩展和写缓存器则是提高处理器效率和性能的重要机制。 最后，ARM的异常中断向量表和异常中断处理是系统级功能的关键部分，它们用于处理系统运行期间发生的异常事件，如中断请求、软件中断或硬件故障，确保系统能够及时响应并恢复正常运行。 这部分内容深入介绍了ARM处理器如何利用片上存储器优化性能，特别是在使用紧耦合存储器时的策略，以及整个存储系统的设计考虑，对于理解ARM系统的运行机制和优化非常重要。