ARM9处理器的MMU和CACHE机制

ARM9 MMU与CACHE ARM9处理器中，MMU（Memory Management Unit，内存管理单元）和CACHE（高速缓存）是两个关键组件，负责管理内存地址和提高处理器性能。本文将详细介绍ARM9 MMU与CACHE的工作原理、存储管理机制、CP15协处理器、MCR和MRC指令等相关知识点。 1. ARM9 MMU与CACHE概述 ARM9处理器提供线性地址管理机制，通过MMU和CACHE来缩小处理器和存储设备的速度差别，提高整体性能。MMU实现虚拟地址到物理地址的映射，提供存储保护机制，限制对局部存储的访问权限。CACHE则是高速缓存，负责存储常用的数据和指令，以提高处理器的执行速度。 2. 存储管理机制 ARM9处理器的存储管理机制主要包括虚拟地址（VA）、变换地址（MVA）和物理地址（PA）三个概念。虚拟地址是CPU执行程序的地址，由编译器编译后形成的；变换地址是经由CP15寄存器平移变换后的虚拟地址，在有CACHE的情况下，是CACHE的地址；物理地址是存储器实体的地址。MMU和CACHE的工作方式有三种：线性空间、MMU启用但不启用CACHE、启用MMU和CACHE。 3. CP15协处理器 CP15协处理器是ARM920T处理器的核心组件，主要负责存储管理、控制MMU和CACHE。CP15协处理器采用V4版本，有16个32bit寄存器（C0~C15），并提供两条扩展的操作指令MCR和MRC。 4. MCR和MRC指令 MCR指令将ARM寄存器的值写入CP15寄存器中，格式为MCR{<cond>}p15,<opcode1=0>,<Rd>,<CRn>,<CRm>{,<opcode2>}。MRC指令将CP15寄存器的值写入ARM寄存器中，格式为MRC{<cond>}p15,<opcode1=0>,<Rd>,<CRm>,<CRm>{,<opcode2>}。这两个指令只能在系统模式下运行，在用户模式下运行将产生未定义指令异常。 5. MMU用途 MMU的用途包括ID编号、控制位、存储器保护和控制、内存保护和控制等。MMU的控制位包括MMU、Cache属性设置等。地址转换表基地址和域访问控制也是MMU的重要功能。 ARM9 MMU与CACHE是ARM9处理器的核心组件，负责管理内存地址和提高处理器性能。深入了解MMU和CACHE的工作原理和存储管理机制，对于嵌入式系统的开发和应用具有重要意义。