ARM存储系统机制

2015-4-3 07:04| 编辑:电工学习网| 查看: 5410| 评论: 0

1．存储器部件的几种分类
    （1）按在系统中的地位分类
    （2）按存储介质分类
    （3）按信息存取方式分类
    2．存储器的组织和结构
    描述存储器的最基本的参数是存储器的容量，如4Mb。通常情况下，存储器的表示并不惟一，有一些不同的表示方法，每种有不同的数据宽度。例如，一个4Mb的存储器可能有下列两种表示：
    一个1 M×4位的阵列，每次存储器访问可获得4位数据项，最大共有220个不同地址。
    一个4 M×1位的阵列，每次存储器访问可获得1位数据项，最大共有222个不同地址。
    3．常用的存储器
    1）随机存储器（RAM）
    随机存储器可以被读和写，它与磁盘不同，地址可以以任意次序被读。随机存储器可以分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。
    （1）静态随机存储器（SRAM）
    （2）动态随机存储器（DRAM）
    2）只读存储器（ROM）
    一、存储体系结构
    1．存储器的多体结构
    1）存储器性能的提高
    对于多体结构的存储器来说，其容量可表示为S_w＝Wlm。其中W为存储体的字长（单位为位或字节），l为单个存储体的字数，m为并行工作的存储体个数。
    2）存储体系的组成
    ① 单体单字存储器
    ② 单体多字存储器
    ③ 多体单字交叉存取存储器
    3）存储体系的形式
    （1）主存—辅存存储层次
    辅存是外部设备的一部分，其编址和主存编址无关，操作系统的形成和发展使得程序员尽可能摆脱主存、辅存之间的地址定位，同时形成了支持这些功能的“辅助软硬件”，通过软、硬件结合，把主存和辅存统一成一个整体、形成一个主存—辅存存储层次。
    （2）Cache—主存—辅存存储层次
    在计算机系统中，主存的速度一般与CPU的速度有一个数量级的差距，主存速度成为限制CPU速度潜力的重要因素。
    二、总线操作
    1．总线协议
    大部分总线协议的基本构件是四周期握手协议。握手保证当两个设备要通信时，一个准备好发送，另一个准备好接收。握手使用两根用来进行握手的电线enq（表示查询）和ack（表示应答）。在握手期间，有专用的电线用来传输数据。
    4周期握手描述如下：
    （1）设备1升高它的输出电平来发查询信号，它告诉设备2 应准备好监听数据。
    （2）当设备2准备好接收数据时，它升高它的输出电平来发应答信号。这时，设备1和2 已准备好发送或接收。
    （3）一旦数据传送完毕，设备2降低它的输出电平表示它已经接收完数据。
    （4）看见应答信号变低，设备1降低它的输出电平。
    2．总线读/写
    微处理器总线在握手的基础上为CPU和系统其他部分建立通信。总线的基本操作是读和写。图2-15显示了一个支持读和写的典型总线结构。主要部分如下：
    Clock 提供总线组件各部分同步。
    当总线读时，R/W’为1。当总线写时，R/W’为0。
    Address是一个a位信号束，为访问提供地址。
    Data是一个n位信号束，它可从CPU得到数据或向CPU传送数据。
    Data ready’当数据束上值合法时发信号。
    3．总线的时序图
    总线行为经常以时序图说明。时序图表示总线上的信号如何随时间变化。
    4．直接内存访问（DMA）
    直接存储器访问（DMA）是允许读写不由CPU控制的总线操作。DMA传输由DMA控制器控制，它从CPU请求总线控制。得到控制权后，控制器直接在设备和存储器之间执行读写操作。
    5．系统总线配置
    一个微处理器系统可能含有多条总线。高速设备可连到高速总线上，而低速设备连到别的总线上。一个被称为桥的小逻辑电路使总线可以互连。
    2.4.3 ARM存储系统
    1．ARM存储数据类型
    ARM处理器支持以下6种数据类型：
    8位有符号和无符号字节。
    16位有符号和无符号半字，以2字节的边界对齐。
    32位有符号和无符号字，以4字节的边界对齐。
    2．数据存储格式
    ARM处理器的数据存储格式有两种：大端模式和小端模式。这两种模式是根据最低有效字节与相邻较高有效字节相比，是存放在较低的地址还是较高的地址来划分的。ARM处理器可以很方便地配置其中任何一种存储器方式，默认的情况下使用小端模式。
    （1）大端模式：较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高的存储器地址。
    （2）小端模式：较高的有效字节存放在较高的存储器地址，较低的有效字节存放在较低的存储器地址。
    3．存储器接口
    ARM有4种存储周期的基本类型：
    空闲周期。
    非顺序周期。
    顺序周期。
    协处理器寄存器传送周期。
    5．存储管理单元MMU
    存储管理单元在CPU和物理内存之间进行地址转换。由于是将地址从逻辑空间映射到物理空间，因此这个转换过程一般称为内存映射。在ARM系统中，存储管理单元MMU主要完成以下工作：
    虚拟存储空间到物理存储空间的映射。在ARM中采用了页式虚拟存储管理。它把虚拟地址空间分成一个个固定大小的块，每一块称为一页，把物理内存的地址空间也分成同样大小的页。MMU实现的就是从虚拟地址到物理地址的转换。
    存储器访问权限的控制。
    设置虚拟存储空间的缓冲的特性。

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