ARM处理器的存储器组织：TCM与异常中断

"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ARM处理器体系结构中，存储器组织和异常中断是关键组成部分，尤其在ARMv6架构如ARM1136J-S和ARM1156T2处理器中。本章节将深入探讨这些主题。 首先，ARM体系结构有不同的版本，每个版本都具有特定的特性和功能。ARMv6是其中一个重要的里程碑，引入了多种增强功能，例如改进的流水线处理和优化的工作模式。 在ARMv6处理器中，工作模式和工作状态的概念至关重要。处理器支持多种工作模式，包括用户模式（User）、系统模式（System）、中断模式（IRQ）、快速中断模式（FIQ）以及几种特权模式，如管理模式（Supervisor）、数据访问终止模式（Abort）、未定义指令模式（Undefined）和复位模式（Reset）。这些模式允许处理器在执行不同任务时保持安全性和效率。 ARM寄存器组织是处理器核心的重要组成部分。ARM处理器使用一组通用寄存器和特殊功能寄存器，其中通用寄存器用于数据处理，特殊功能寄存器则控制处理器的运行状态和特性。 在存储器组织方面，ARM采用了一种层次化的存储结构，通常包括寄存器、高速缓存、DRAM等各级别存储。其中，数据类型和存储格式包括有符号数和无符号数，以及8位、16位和32位的数据宽度。默认的字节顺序通常是小端序，即低位字节存储在较低的内存地址。 片上存储器，特别是紧耦合存储器（TCM），在性能优化中扮演着重要角色。TCM是为了减少访问延迟，增强实时性而设计的，它可以直接与处理器内核紧密交互。TCM分为指令TCM和数据TCM，可以被配置为高速缓存或静态RAM，并且可以通过编程进行配置和使能。 此外，协处理器CP15通常用于管理存储器系统，包括内存管理单元（MMU）和保护单元。MMU负责虚拟地址到物理地址的转换，实现内存保护和页面大小的调整。保护单元则用于控制对存储区域的访问权限。 异常中断是处理器处理异常情况和外部事件的方式，中断向量表定义了各种中断和异常的处理程序入口地址。中断处理包括中断的发生、保存上下文、执行异常处理程序和恢复上下文。写缓存器（WriteBuffer）则用于优化写操作，允许处理器继续执行后续指令而不等待数据写入内存的确认，从而提高效率。 总结来说，ARMv6处理器的存储器组织和异常中断处理是理解和优化嵌入式系统性能的关键。了解这些概念有助于开发者更有效地利用硬件资源，提高系统的响应速度和稳定性。