ARM9 MMU与CACHE：小页转化与存储管理详解

本资源详细介绍了ARM9 MMU（Memory Management Unit）与CACHE在嵌入式系统中的工作原理和小页转化过程。ARM9提供线性地址管理机制，通过CATHE（Cache Translation Lookaside Buffer）和WRITEBUFFER技术，平衡处理器与存储设备的速度，提升系统性能。内存地址映射涉及虚拟地址VA（由编译器生成）、变换地址MVA（经由C13/R15处理，用于CACHE，如4K对齐）以及物理地址PA（实际内存地址）之间的转换。 MMU（Translation Lookaside Buffer）负责虚拟地址到物理地址的映射，通过多级页表结构进行地址变换。一级页表包含4096项，对应VA[31:20]位数，二级页表有256项，对应VA[19:12]位。小页的大小是4KB，且地址需4KB对齐。这样的设计允许最大可能的地址转换效率，每个页的大小是4096x256个页，最多支持4096个表，每张表1KB大小且1KB对齐。 CP15协处理器是ARM9的主要存储管理和控制单元，它在ARM920T采用的V4版本中具有C0~C15共16个32位寄存器，以及MCR和MRC指令用于与MMU和CACHE交互。MCR和MRC指令分别用于将CPU寄存器的值写入或读取CP15寄存器，执行这些指令时，通常在系统模式下进行，用户模式下则需要通过软件中断（SWI）调用操作系统来完成相关操作。 存储管理方面，虚拟地址经过处理后映射到变换地址，再由TLB（Translation Lookaside Buffer）快速查找对应物理地址。同时，CACHE作为高速缓存，用于加速数据访问，减少内存访问延迟。通过MMU的控制，可以实现存储保护和地址空间的隔离，确保系统安全。 这个PPT深入剖析了ARM9架构中的MMU和CACHE如何协同工作，优化内存访问性能，并提供了具体的操作指令和内存管理机制，对于理解嵌入式系统的内存管理有着重要价值。