ARM芯片的地址重映射
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時(shí)間：2016-11-10
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我們可以把存儲(chǔ)器看成一個(gè)具有輸出和輸入口的黑盒子。如下圖所示，輸入量是地址，輸出的是對(duì)應(yīng)地址上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。當(dāng)然這個(gè)黑盒子是由很復(fù)雜的半導(dǎo)體電路具 現(xiàn)的，具體的實(shí)現(xiàn)的方式我們現(xiàn)在不管。存儲(chǔ)單位一般是字節(jié)。這樣，每個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，當(dāng)一個(gè)合法地址從存儲(chǔ)器的地址總線輸入后，該地址對(duì)應(yīng) 的存儲(chǔ)單元上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上面。
圖1
普通的單片機(jī)把可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)存放到存儲(chǔ)器中。單片機(jī)中的CPU從儲(chǔ)器中取指令代碼和數(shù)據(jù)。其中存儲(chǔ)器中每個(gè)物理存儲(chǔ)單元與其地址是一一對(duì)應(yīng)而且是不可變的。如圖1，CPU讀取0x00000000地址上存儲(chǔ)單元的過(guò)程。
圖2
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201611/317246.htm ARM比較復(fù)雜。ARM芯片與普通單片機(jī)在存儲(chǔ)器地址方面的不同在于：ARM芯片中有些物理存儲(chǔ)單元的地址可以根據(jù)設(shè)置變換。就是說(shuō)一個(gè)物理存儲(chǔ)單元現(xiàn)在對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，經(jīng)過(guò)設(shè)置以后，這個(gè)存儲(chǔ)單元就對(duì)應(yīng)了另外一個(gè)地址了。圖3是隨意舉了個(gè)例子（不要與ARM芯片對(duì)應(yīng)），旨在說(shuō)明地址重映射的過(guò)程。圖3表示把0x00000000地址上的存儲(chǔ)單元映射到新的地址0x00000007上。CPU存取0x00000007就是存取0x00000000上的物理存儲(chǔ)單元。
圖3
圖4，圖5是對(duì)ARM芯片的兩種地址重映射方式的圖示。圖3假設(shè)我們的應(yīng)用程序存放在外擴(kuò)FLASH當(dāng)中，那么應(yīng)用程序的異常向量表就存放在0x80000000起始的64個(gè)（其中有32個(gè)存放異常向量）物理存儲(chǔ)單元中。但是ARM核發(fā)生異常（中斷）后是從0x00000000~0x0000003F地址范圍取異常向量的。所以要把0x80000000~0x8000003F范圍內(nèi)的存儲(chǔ)單元重新映射到0x00000000~0x0000003F地址范圍上。以后CPU存取0x00000000~0x0000003F地址就是存取0x80000000~0x8000003F范圍內(nèi)的存儲(chǔ)單元。圖4只顯示出第一個(gè)異常向量的地址重映射，整個(gè)異常向量表的地址重映射等同這個(gè)過(guò)程。
圖4
圖5圖示了ARM芯片的另外一種映射方式。這個(gè)映射可以由用戶(hù)決定采用還是不采用（相關(guān)代碼在工程文件的startup.s中，這個(gè)文件是第三方提供，用戶(hù)可以修改）。這個(gè)映射主要是為了提高應(yīng)用程序異常相應(yīng)得速度。當(dāng)我們把應(yīng)用程序存放在片內(nèi)FLASH的時(shí)候，異常向量表存放在0x00000000~0x0000003F存儲(chǔ)單元內(nèi)。每次發(fā)生異常，CPU從0x00000000~0x0000003F地址上取異常向量。但是對(duì)RAM的存取速度遠(yuǎn)高于對(duì)FLASH的存取速度，所以為了提高異常相應(yīng)速度我們采取以下做法：（1）先把0x00000000~0x0000003F（FLASH）存儲(chǔ)單元內(nèi)的異常向量表復(fù)制到x40000000~0x4000003F（片內(nèi)RAM的最低端64個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元）范圍內(nèi)存儲(chǔ)單元中。
（2）把0x40000000~0x4000003F范圍內(nèi)存儲(chǔ)單元地址重新映射到0x00000000~0x0000003F地址范圍。
圖5
這樣做了以后，當(dāng)異常發(fā)生的時(shí)候，CPU取異常向量就是從RAM區(qū)中的異常向量表中區(qū)，速度快了。比如復(fù)位中斷發(fā)生，CPU從地址0x00000000取指令，但此時(shí)由于已經(jīng)過(guò)地址重新映射，這個(gè)0x00000000被地址轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成0x40000000，CPU實(shí)際上是取的RAM區(qū)中0x400000000這個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)的指令（異常向量）。
當(dāng)然用戶(hù)可以不進(jìn)行這種映射。片內(nèi)FLASH中0x00000000~0x0000003F存儲(chǔ)單元具有一模一樣的異常向量表。只不過(guò)不進(jìn)行這種處理，異常相應(yīng)速度慢一點(diǎn)。但是這種速度上的差別很多情況下是不必要在意的。
圖中的地址轉(zhuǎn)換器受控制寄存器MENMAP的控制，用戶(hù)可以設(shè)置MENMAP實(shí)現(xiàn)對(duì)地址重映射的控制。這個(gè)地址轉(zhuǎn)換器顯然是通過(guò)內(nèi)部硬件電路實(shí)現(xiàn)的
評(píng)論