ARM协处理器CP15深度解析：指令与应用

"本文主要介绍了ARM架构中的协处理器CP15，特别关注了ARM926EJ-S和ARM920T处理器中涉及到的CP14与CP15，详细解析了ARM协处理器的基本功能和相关指令，包括CDP、LDC、STC、MCR、MRC等五种指令的使用及其示例。" 在ARM处理器体系中，协处理器（Co-Processor）是一种扩展硬件功能的模块，它们可以执行特定的操作，如浮点运算、加密解密、内存管理等。协处理器与主处理器（如ARM核）协同工作，但各自专注于特定任务，提高系统性能并降低功耗。ARM926EJ-S和ARM920T是常见的ARM处理器，它们支持多个协处理器，特别是CP14和CP15。 CP15是ARM处理器中的一个关键协处理器，负责控制和管理许多核心系统功能，包括内存管理、缓存控制、虚拟地址转换等。通过使用特定的协处理器指令，开发者可以对这些功能进行编程和配置。 1. CDP指令（Coprocessor Data Processing指令）：此指令用于向协处理器发送指令，使其执行特定操作。例如，初始化协处理器或执行特定的硬件操作。如果协处理器无法执行该操作，将触发未定义指令异常。CDP指令格式包含条件码、协处理器编码、操作码、目的寄存器和两个源寄存器。 2. LDC指令（Load Coprocessor指令）：用于从存储器加载数据到协处理器的寄存器。如果操作失败，也会引发未定义指令异常。LDC指令有短读取和长读取两种形式，后者通常用于处理双精度数据。指令格式包括条件码、协处理器编码、目的寄存器和源寄存器，后跟一个存储器地址。 3. STC指令（Store Coprocessor指令）：与LDC相反，STC将协处理器寄存器中的数据存储回内存。同样，如果操作失败会触发异常。其格式与LDC类似，只是源寄存器和目的寄存器的位置互换，用于存储到指定存储器地址。 4. MCR指令（Move to Coprocessor Register指令）：将ARM处理器的寄存器数据传送到协处理器寄存器，用于数据交互。MCR指令格式包括条件码、协处理器编码、目的协处理器寄存器和源ARM处理器寄存器。 5. MRC指令（Move from Coprocessor Register指令）：与MCR相反，MRC将协处理器寄存器的数据移动到ARM处理器的寄存器，提供协处理器状态和结果的访问。 理解并熟练运用这些指令对于编写高效且针对性的ARM汇编代码至关重要。通过控制CP15，开发者能够实现高级别的系统级优化，包括缓存配置、内存映射和虚拟化技术等。在开发嵌入式系统、实时操作系统或高性能计算应用时，深入理解ARM协处理器及其指令是必不可少的。