ARM系统结构与Linux内存管理

"ARM单片机课程讲解，涵盖了ARM系统结构、内存管理、中断处理、系统调用、系统启动与初始化、进程管理和调度以及Linux模块机制。内容来源于浙江大学计算机学院的陈文智教授，时间是2005年5月。" 在深入探讨ARM-Linux相关知识之前，我们首先理解一下ARM处理器的基础。ARM（Advanced RISC Machines）系统结构有7种运行状态，包括用户状态、中断状态、快中断状态、监管状态、终止状态、无定义状态和系统状态，每种状态都有特定的用途。例如，用户状态用于执行普通应用程序，中断状态和快中断状态用于处理外部事件，监管状态则用于操作系统等核心功能。 在ARM-Linux内核中，内存管理是非常关键的一部分。内存管理机制与CPU的内存管理单元（MMU）密切相关，MMU主要负责地址映射和访问权限控制。地址映射允许虚拟地址转换为物理地址，而访问权限控制则确保只有授权的进程或硬件能够访问特定的内存区域。ARM支持单层段映射和两层页面映射两种方式，以适应不同层次的内存组织需求。 中断响应和处理是实时操作系统中的重要环节。ARM处理器对中断进行了区分，如IRQ（中断请求）和FIQ（快速中断请求），它们有独立的处理路径和优先级，以确保系统能迅速响应突发事件。中断处理涉及中断向量、中断服务例程和中断返回流程。 ARM-Linux的系统调用是用户空间程序与内核交互的主要方式，通过特定的系统调用号和函数接口，用户空间程序可以请求内核执行特权操作，如文件操作、进程控制等。 系统启动和初始化阶段，内核会进行一系列设置，包括硬件初始化、内存检测、加载设备驱动、初始化进程调度等，以确保操作系统能够正确运行。 进程管理和调度是操作系统的核心功能，ARM-Linux遵循Linux的调度策略，如轮转调度、优先级调度等，以确保多个进程公平且高效地使用处理器资源。 最后，Linux的模块机制允许内核动态加载和卸载功能模块，这提高了系统的灵活性，开发者可以根据需要添加或移除驱动程序、文件系统等模块。 总结起来，这个课件提供了ARM处理器基础、Linux内核在ARM上的实现及其关键功能的详细概述，对于学习和理解嵌入式系统开发具有很高的价值。