ARM处理器的TCM与存储器组织

"嵌入式系统原理与开发-第4章ARM存储器组织和异常中断-南京大学计算机系俞建新主讲" 在本章节中，我们深入探讨了ARM处理器的存储器组织和异常中断处理机制，特别关注了ATSAM处理器中的TCM（Tightly Coupled Memory）特性。AT91SAM9261是一款集成有独立指令和数据缓存的处理器，这些特性使其能够支持复杂的操作系统如WinCE和Linux。TCM设计是针对实时操作系统的重要优化，其中的SRAM区块可以灵活配置为指令TCM、数据TCM或外设缓冲，以优化性能和功耗。 首先，ARM存储器组织包括不同的数据类型和存储格式。系统支持有符号和无符号的8位、16位和32位数据类型，且默认采用小端序存储。这为处理器提供了多样化的数据处理能力。 接着，ARM的存储体系是一个金字塔结构，重点关注的是第二层，即片上存储器。片上存储器包括Cache、SRAM和紧耦合存储器(TCM)等部分，可以根据需求灵活配置。TCM作为一种高速访问的内存，用于补充Cache可能带来的访问延迟问题，确保实时性要求高的应用。某些处理器还区分指令TCM和数据TCM，两者都直接映射到内存地址空间，提供快速访问，但不包含读敏感地址。 此外，片上存储器的配置需要通过编程或硬件接线使能，根据具体应用需求来决定。例如，开发者可以将一部分片上存储器配置为Cache，一部分为SRAM，以平衡速度和容量。 存储器管理单元(MMU)和保护单元是ARM架构中处理存储器访问控制的关键组件。MMU允许动态地映射虚拟地址到物理地址，实现内存保护和虚拟化。保护单元则负责设定内存区域的访问权限，确保数据安全。 在异常中断方面，ARM处理器有专门的异常中断向量表，用于指示异常发生时处理器应该跳转到的处理程序地址。异常中断处理包括中断的产生、中断向量查找、保存现场、执行中断服务例程以及中断返回等步骤。快速上下文切换扩展则提升了在多任务环境下的处理效率。 总结来说，本章内容涵盖了ARM处理器的存储架构细节，特别是TCM的运用，以及异常中断的处理流程，这些都是理解ARM系统设计和优化的关键知识点。对于开发和调试基于ARM的嵌入式系统，这些知识是不可或缺的。