【ARM】ARM架构参考手册_Part B 内存和系统架构(2)

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2.1 关于系统控制协处理器

2.2 寄存器

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2.1 关于系统控制协处理器

所有标准内存和系统设施都由协处理器15（CP15）控制，因此它被称为系统控制协处理器。有些设施也使用其他控制方法，这些方法在描述这些设施的章节中有描述。例如，第B3章“内存管理单元”中描述的内存管理单元也由内存中的页表控制。

如果系统中没有实现任何标准内存和系统设施，那么系统控制协处理器可能不存在。在这种情况下，没有协处理器接受CP15指令，因此所有此类指令都是未定义的（UNDEFINED）。

然而，内存和系统架构的新实现必须实现系统控制协处理器，并必须遵循一些额外的规则，这些规则涉及哪些设施被实现。有关这些规则的详细信息，请联系ARM Ltd。

本章描述了系统控制协处理器的总体设计以及如何访问其寄存器。对其寄存器的一些详细信息进行了介绍。其他寄存器被分配给其他章节中详细描述的设施，并且仅在本章中进行了总结。

2.2 寄存器

系统控制协处理器可以包含多达16个主要寄存器，每个寄存器都是32位长。对于这些寄存器中的一些，寄存器访问指令中的额外位被用来识别寄存器的特定版本和/或对寄存器的特定类型的访问，因此CP15中物理32位寄存器的数量可能超过16个。然而，4位的主要寄存器号被用来在系统控制协处理器的描述中识别寄存器，因为它是决定寄存器功能的主要因素。

CP15寄存器可以是只读的、只写的或读写的。寄存器的详细描述指定了：

• 允许访问的类型
• 每种类型的访问调用的功能
• 是否一个主要寄存器识别多个物理寄存器，如果是的话，它们是如何区分的
• 任何与寄存器使用相关的其他细节。

系统控制协处理器CP15是ARM架构中用于控制内存和系统功能的关键组件。它包含多个寄存器，用于管理缓存、内存管理单元（MMU）、保护系统等。以下是CP15的一些主要功能和寄存器的简介：

1. 系统控制和配置：CP15允许配置整个系统的控制参数，包括处理器的工作模式、权限级别、异常处理等。

2. 缓存配置和管理：CP15包含用于控制数据缓存和指令缓存的寄存器，可以开启或关闭缓存、配置缓存的属性以优化数据访问性能。

3. 内存管理单元（MMU）的配置和管理：CP15的某些寄存器用于配置MMU，实现虚拟地址到物理地址的转换、内存保护等功能。

4. L2缓存的预加载引擎：在一些ARM实现中，CP15可能包含用于L2缓存的预加载引擎，以提高缓存效率。

5. 系统性能监控：CP15的一些寄存器可用于监视处理器的性能，例如通过性能计数器来跟踪指令执行次数和缓存命中率。

CP15寄存器的访问通常需要特定的指令，如MRC（Move to Register from Coprocessor）用于从CP15寄存器读取数据，MCR（Move to Coprocessor from Register）用于向CP15寄存器写入数据。这些指令只能在特权模式下执行。

CP15的寄存器包括但不限于以下几类：

• 处理器ID寄存器（如c0）：用于标识处理器的类型、制造商和版本信息。
• 控制寄存器（如c1）：包含控制位，用于控制MMU、缓存等系统功能。
• 地址转换表基址寄存器（如c2）：用于存储内存地址转换所需的表基址。
• 域访问控制寄存器（如c3）：用于控制内存访问权限。
• 高速缓存和写缓存控制寄存器（如c7）：用于控制缓存的操作，如缓存清理和刷新。

在使用CP15时，需要注意操作系统的要求，避免出现兼容性问题，并仔细阅读相关文档，确保对CP15寄存器的操作是安全的。

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