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ARM基础知识教程四:ARM存储系统概述

*ARM存储系统的体系结构适应不同的嵌入式应用系统的需要差别很大。最简单的存储系统使用平办事的地址映射机制,就像一些简单的弹片机系统中…

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ARM存储系统的系统结构习惯不同的嵌入式运用系统的需求不同很大。最简略的存储系统运用平就事的地址映射机制,就像一些简略的弹片机系统中一样,地址空间的分配方法是固定的,系统各部分都运用物理地址。而一些杂乱系统或许包括下面的一种或几种技能,然后供给更为强壮的存储系统。
系统中或许包括多种类型的存储器,如FLASH,ROM,RAM,EEPROM等,不同类型的存储器的速度和宽度等各不相同。
经过运用CACHE及WRITE BUFFER技能缩小处理器和存储系统速度不同,然后进步系统的全体功能。
内存办理部件经过内存映射技能完成虚拟空间到物理空间的映射。在系统加电时,将ROM/FLASH暗射为地址0,这样可以进行一些初始化处理;当这些初始化完成后将RAM地址暗射为0,并把系统程序加载到RAM中运转,这样很好地处理了嵌入式系统的需求。
引进存储保护机制,增强系统的安全性。
引进一些机制确保I/O操作应设成内存操作后,各种I/O操作可以得到正确的成果。
与存储系统相关的程序设计攻略
本节从外部来看ARM存储系统,及ARM存储系统供给的对外接口。本节介绍用户经过这些接口来拜访ARM存储系统时需求恪守的规矩。
1.地址空间
ARM系统运用单一的和平板地址空间。该地址空间巨细为2^32个8位字节,这些字节的单元地址是一个无符号的32位数值,其取值规模为0~2^32-1。ARM地址空间也可以看作是2^30个32位的字单元。这些字单元的地址可以被4整除,也就是说该地址低两位为0b00。地址为A的字数据包括地址为A、A+1、A+3、A+3 4个字节单元的内容。
各存储单元的地址作为32为无符号数,可以进行惯例的整数运算。这些运算的成果进行2^32取模。
程序正常履行时,每履行一条ARM指令,当时指令计数器加4个字节;每履行一条Thumb指令,当时指令计数器加2个字节。可是,当地址上发生溢出时,履行成果将是不行预知的。
2.存储器格局
在ARM中,假如地址A是字对齐的,有下面几种:
地址为A的字单元包括字节单元A,A+1,A+2,A+3。
地址为A的班子单元包括字节单元A,A+1。
地址为A+2的半字单元包括字节单元A+2,A=3.
地址为A的字单元包括半字节单元A,A+2。
在big-endian格局中,关于地址为a的字单元其间字节单元由高位到低位字节次序为A,A+1,A=2,A+3;这种存储器格局如下所示:
31 24 23 16 15 8 7 0
——————————————————————–
字单元A |
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半字单元A|半字单元A+2 |
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字节单元A |字节单元A+1|字节单元A+2 |字节单元A+3|
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在little-endian格局中,关于地址为A的字单元由高位到低位字节次序为A+3,A+2,A+1,A,这种存储格局如下所示
31 24 23 16 15 8 7 0
——————————————————————–
字单元A |
——————————————————————–
半字单元A+2|半字单元A |
——————————————————————–
字节单元A+3 |字节单元A+2|字节单元A+1 |字节单元A |
——————————————————————–
在ARM系统中没有供给指令来挑选存储器格局。假如系统中包括规范的ARM操控协处理器CP15,则CP15的寄存器C1的位[7]决议系统中存储器的格局。当系统复位时,寄存器C1的[7]值为零,这时系统中存储器格局为little-endian格局。假如系统中选用的是big-endian格局,则复位异常中断处理程序中有必要设置c1寄存器的[7]位。
3.非对齐的存储拜访操作
非对齐:坐落arm状况期间,低二位不为0b00;坐落Thumb状况期间,最低位不为0b0。
3.1非对齐的指令预取操作
假如系统中指定当发生非对齐的指令预取操作时,疏忽地址中相应的位,则由存储系统完成这种疏忽。
3.2非对齐的数据拜访操作
关于LOAD/STORE操作,系统界说了下面3中或许的成果:
*履行成果不行预知
*疏忽字单元地址低两位的值,即拜访地址为字单元;疏忽半字单元最低位的值,即拜访地址为半字单元。
*由存储系统疏忽字单元地址中低两位的值,半字单元地址最低位的值。
4.指令预取和自修正代码
当用户读取PC计数器的值时,回来的是当时指令下面的第二条指令的地址。关于ARM指令来说,回来当时指令地址值加8个字节;关于Thumb指令来说,回来值为当时指令地址值加4个字节。
自修正代码指的是代码在履行过程中修正本身。应尽量防止运用。
5.存储器映射的I/O空间
在ARM中,I/O操作一般被暗射为存储器操作。一般需求将存储器映射的I/O空间设置成非缓冲的。
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ARM编译器支撑的数据类型

数据类型 长度(位) 对齐特性
Char 8 1(字节对齐)
short 16 2(百字对齐)
Int 32 4(字对齐)
Long 32 4(字对齐)
Longlong 64 4(字对齐)
Float 32 4(字对齐)
Double 64 4(字对齐)
Long double 64 4(字对齐)
All pointers 32 4(字对齐)
Bool(C++ only) 32 4(字对齐)
1.整数类型
在ARM系统中,整数类型是以2的补码方式存储的。关于long long类型来说,在little endian内存形式下,其低32位保存在低地址的字单元中,高32为保存在高地址的字单元中;在big endian形式下,其低32位保存在高地址的字单元中,高32为保存在低地址的字单元中。关于整型数据的操作恪守下面的规矩:

一切带符号的整型书的运算是依照二进制的补码进行的。
带符号的整型数的运算不进行符号的扩展。
带符号的整型数的右移操作是管用移位。
拟定的移位位数的数是8位的无符号数。
进行移位操作的数被作为32位数。
超越31位的逻辑左移的成果为0。
关于无符号数和有符号的正数来说,超越32位的右移操作成果为0;关于有符号的负数来说,超越32位的右移操作成果为-1。
整数除法运算的余数和除数有相同的符号。
当把一个整数截断成位数更短的整数类型的数时,并不能确保所得到的成果的最高位的符号位的正确性。
整型数据之间的类型转化不会发生异常中断。
整型数据的溢出不会发生异常中断。
整型数据除以0将会发生异常中断。
2.浮点数
在ARM系统中,浮点数是依照IEEE规范存储的。
float类型的数是依照IEEE的单精度数表明的。
double和long double 是用IEEE的双精度数表明的。
关于浮点数的操作恪守下面的规矩:
恪守正常的IEEE754规矩。
当默许情况下制止浮点数运算异常中断。
当发生卷绕时,用最接近的数据来表明。
3.指针类型的数据
下面的规矩适用于处数据成员指针以外的其他指针:
NULL被界说为0。
相邻的两个存储单元地址相差一。
在指向函数的指针和指向数据的指针进行数据转化时,编译器将会发生正告信息。
类型size_t被界说为unsigned int.
类型ptrdiff_t被界说为signed int。
两个指针类型的数据相减时,成果可以依照下面的公式得到。
((int)a-(int)b)/(int)sizeof(type pointed to)
这时,只需指针所指的目标不是pack的,其对齐特功可以满意整除的要求。

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