ARM存储器组织与异常中断：保护单元和MMU解析

"该资源是关于嵌入式系统中ARM处理器的存储器组织和异常中断的讲解，由南京大学计算机系俞建新教授于2008年春季授课。内容涵盖了ARM体系结构的不同版本、处理器系列、流水线、工作模式、寄存器组织、存储器结构、异常中断处理，以及与存储相关的特定组件如协处理器CP15、MMU、保护单元等。" 在ARM架构中，存储器组织是关键组成部分，它涉及到数据的存储、访问效率和安全性。首先，数据类型和存储格式包括有符号和无符号的8位、16位和32位数据，且默认采用小端序存储。这种多样化的数据类型支持了不同规模的数据处理。 ARM的存储体系通常被抽象为金字塔形结构，重点关注的是第二层。这个层次包含了多种级别的缓存和存储，如片上Cache、片上SRAM（静态随机存取存储器）以及紧耦合存储器（TCM）。片上存储器可以根据需求配置，例如作为Cache或SRAM，甚至同时兼备两种功能。TCM是为了减少Cache访问延迟而设计的，它可以直接连接到处理器，提供高速的数据访问。对于某些处理器，指令TCM和数据TCM是分开的，两者都在内存地址映射空间内，作为快速存储器使用。 存储器管理单元（MMU）是另一个核心组件，它负责虚拟地址到物理地址的转换，为多任务环境提供内存保护，确保进程间数据隔离。保护单元则进一步增强了这种安全性，允许对内存区域设置访问权限和限制。快速上下文切换扩展优化了任务之间的切换速度，而写缓存（WriteBuffer）则用于暂时存储待写入的数据，提高写操作的效率。 异常中断是ARM处理器处理突发事件的关键机制，如硬件故障、软件中断或系统调用。ARM的异常中断向量表定义了异常发生时处理器跳转到的处理程序地址，异常中断处理涉及保存现场、执行相应处理然后恢复现场，最后通过中断返回指令回到中断前的状态。 这一章深入探讨了ARM处理器如何高效、安全地管理和响应存储需求以及异常情况，这对于理解和开发基于ARM的嵌入式系统至关重要。