ARM的存儲管理單元MMU

ARM的儲存管理單元MMUARM的儲存管理單元MMUARM的儲存管理單元MMU2021-01-1922:06:08MMU供給的一個重點服務是,能使各個任務作為獨立的程序在其自己的私有儲存空間運行.地點變換過程同意運轉(zhuǎn)的多個程序使用同樣的虛構(gòu)地點,而各自儲存在物理儲存器的不一樣地點.地區(qū)能夠是活躍的,也能夠是睡眠的:活躍地區(qū)包含目前系統(tǒng)正在使用的代碼或數(shù)據(jù);睡眠地區(qū)包含目前不使用,但可能在短時間內(nèi)變成活躍的代碼或數(shù)據(jù).睡眠地區(qū)是被保護的,所以目前正在運轉(zhuǎn)的任務是不可以接見的.MPU和MMU的主要差別是,MMU中增添了額外的硬件,以支持虛存.一個重定位寄存器只好變換一塊儲存空間.這塊儲存空間的大小由虛構(gòu)地點的偏移量部分所占的位數(shù)所決定.ARM的MMU中暫時寄存變換數(shù)據(jù)的一組重定位寄存器其實是一個由64個重定位寄存器構(gòu)成的全相聯(lián)cache.這個cache就是變換旁路緩沖器--TLB.TLB緩存近來被接見的頁的變換數(shù)據(jù).MMU還使用主存中的表來寄存描繪系統(tǒng)頂用到的虛構(gòu)儲存器映照數(shù)據(jù),這些變換數(shù)據(jù)的表就是頁表.頁表中的每個項代表了將虛構(gòu)儲存器的一個頁變換到物理儲存器的一個頁幀所需要的全部信息.在MMU中,地區(qū)被定義為一組頁表的會合,并作為虛存中的連續(xù)頁完整由軟件控制.除了L1一級頁表外,全部其余的頁表都代表虛存的1MB空間.假如一個地區(qū)的大小大于1MB或許它越過頁表的1MB界限地點,那么就一定使用一組頁表來描繪這個地區(qū).頁表能夠駐留在儲存器中,而不用映照到MMU硬件.當在2個應用程序任務間實現(xiàn)上下文切換時,辦理器其實要發(fā)生多次上下文切換從用戶模式任務切換到內(nèi)核模式任務,以辦理準備運轉(zhuǎn)下一個應用程序任務時的上下文數(shù)

.它先據(jù)的挪動;而后,它從內(nèi)核模式任務切換到下一個上下文的新的用戶模式任務.MMU在變換一個地點時失敗,就會產(chǎn)生一此中斷異樣.MMU只有在變換失敗,權限錯誤和域錯誤時,才會中斷.L1住頁表包含2種種類的頁表項:保存指向二級頁表開端地點指針的頁表項和保存用于變換1MB頁的頁表項.L1頁表也稱為段頁表.當L1頁表作為頁目錄時,其頁表項包含的是1MB虛構(gòu)空間的L2粗頁表或L2細頁表指針;當L1頁表用于變換一個1MB的段時,其頁表項包含的是物理儲存器中1MB頁幀的首地點.目錄頁表項和1MB的段頁表項能夠共存于L1主頁表.CP15:c2寄存器保存變換表基地點TTB--指向L1主頁表在虛存中的地點.TLB只支持兩種種類的命令:消除TLB和鎖定TLB中的變換數(shù)據(jù).儲存器接見時,MMU將虛構(gòu)地點的一部分與TLB中的全部值進行比較.假如TLB中已有所要的變換數(shù)據(jù),即為一次TLB命中,則由TLB供給物理地點的變換數(shù)據(jù).假如TLB中不存在有效的變換數(shù)據(jù),即為一次TLB無效,則MMU會由硬件自動辦理TLB無效,經(jīng)過主存中的頁表搜尋有效的變換數(shù)據(jù),并將其裝入TLB的64行的一行.假如TLB中的某一行是鎖定的,則當TLB消除命令發(fā)出時,它仍舊保存在TLB中.ARM

的儲存保護單元

MPU2021-01-1922:03:38在受保護的系統(tǒng)中,主要有兩類資源需要監(jiān)督:儲存器系統(tǒng)和外頭設施.儲存器中對區(qū)域的接見能夠是讀/寫,只讀或不行接見,鑒于當時的辦理器模式--管理模式或用戶模式,還有一些附帶的權限.地區(qū)還有控制cache和寫緩沖器屬性的cache寫策略.當辦理器接見主存的一個地區(qū)時,MPU比較該地區(qū)的接見權限屬性和當時的辦理器模式.假如懇求切合地區(qū)接見標準,則MPU同意內(nèi)核讀/寫主存;假如儲存器懇求致使儲存器接見違例,則MPU產(chǎn)生一個異樣信號.地區(qū)與內(nèi)核是馮.諾依曼構(gòu)造仍是哈佛構(gòu)造沒關.每個地區(qū)經(jīng)過0~7的號碼來表記和引用.地區(qū)的屬性以下:地區(qū)能夠互相重疊;每個地區(qū)都分派有一個優(yōu)先級,該優(yōu)先級與分派地區(qū)的權限沒關;當?shù)貐^(qū)重疊時,擁有最高優(yōu)先級的地區(qū)的屬性能夠覆蓋其余地區(qū)的屬性,優(yōu)先級僅作用于重疊部分的地點;地區(qū)的開端地點一定是其大小的倍數(shù);地區(qū)的大小能夠是4KB~4GB之間的任何2的乘冪;接見所定義地區(qū)外的儲存器將產(chǎn)生異樣.假如是內(nèi)核預取指令,則MPU產(chǎn)生預取指令中斷異樣;假如是儲存器數(shù)據(jù)懇求,則產(chǎn)生數(shù)據(jù)中斷異樣.在啟用儲存器保護單元以前,一定起碼定義一個數(shù)據(jù)地區(qū)和一個指令地區(qū),并且一定在啟用cache和寫緩沖器以前(或同時)啟用儲存器保護單元.控制器經(jīng)過設置CP15的主寄存器c1~5來配置MPU.經(jīng)過配置寄存器c2和c3來設置地區(qū)的cache和寫緩沖器的屬性,寄存器c5控制地區(qū)的接見權限,在寄存器c6里有8個或16個次寄存器用來定義每個地區(qū)的大小和地點.初始化MPU,cache和寫緩沖器需要以下步驟:使用CP15:c6來定義指令和數(shù)據(jù)地區(qū)的大小和地點使用CP15:c5來設置每個地區(qū)的接見權限(3)分別使用CP15:c2和CP15:c3來設置每個地區(qū)的cache和寫緩沖器屬性(4)使用CP15:c1來使能cache和MPU每個內(nèi)核有3個CP15寄存器用來控制地區(qū)的cache和寫緩沖器屬性.此中CP15:c2:c0:0和CP15:c2:c0:1兩個寄存器保存D-cache和I-cache地區(qū)屬性;第三個寄存器,CP15:c3:c0:0用于保存地區(qū)寫緩沖器屬性,并應用于儲存器數(shù)據(jù)地區(qū).當配置數(shù)據(jù)地區(qū)時,地區(qū)的cache位和寫緩沖器位一同決定地區(qū)的策略.寫緩沖器位有2個用途:使能和禁止地區(qū)的寫緩沖器和設置地區(qū)的cache策略.地區(qū)的cache位控制寫緩沖器位的作用.當cache位為0時,寫緩沖器位為1,則使能寫緩沖器;寫緩沖器位為0,則禁用寫緩沖器.當cache位為1時,cache和寫緩沖器都被使能,此時寫緩沖器位決定cache策略.若寫緩沖器位為0,則地區(qū)使用直寫策略;若寫緩沖器位為1,則地區(qū)使用回寫策略.S3C2440從sd卡啟動wince2021-04-1615:47:25經(jīng)過一周的時間終于在s3c2440上把sdboot給跑起來了。整個任務是在已有的bootloader上（用usb線從pc下載的方式）改正以支持直接從sd卡上拷貝nk.nb0文件到內(nèi)存并啟動。相關sd卡驅(qū)動和fatfs的實現(xiàn)用了3個文件來實現(xiàn)。sdboot.c為sd的驅(qū)動（可理解為pdd）層，主要實現(xiàn)一些對sd控制器的配置以及一些基本sd命令的實現(xiàn)和對sd卡的操作。sdmmc.c實現(xiàn)了從sd卡讀取nk并跳到內(nèi)存去運轉(zhuǎn)的代碼（基本能夠理解為sd驅(qū)動的mdd層）。sdfat.c文件就是實現(xiàn)fatfs的。mdd層經(jīng)過fatfs來對pdd層操作以實現(xiàn)讀取文件。在整個過程中碰到了好多問題，此刻列舉以下：1）sd卡初始化問題配置gpio相關sd的功能：SDCMD,SDDAT[3:0]。使能CLKCON中的SDI位。時鐘以及計算公式：SDIPRE=PCLK/(CLK)-1;INICLK=300000；SDCLK=24000000；MMCCLK=15000000cmd0-cmd55-cmd41-cmd2-cmd3-cmd7-cmd6-cmd172）對sd卡操作問題SD卡包含：一個表記寄存器CID，一個相應地點寄存器RCA，一個其余參數(shù)寄存器對sd卡的操作是驅(qū)動經(jīng)過sdcontroller來發(fā)相應的命令以達到讀寫等操作的：發(fā)喪命令經(jīng)過SDICmdCon[7：0]的除了開始2bit：CmdIndex擱置要發(fā)送的命令號；SDICmdCon[8]開始發(fā)喪命令來達成的。檢測卡的插入，直接用中斷引腳的電平來判斷。判斷插入的卡是不是sd卡，用命令cmd55和cmd41，由于mmc卡對cmd55不做回應。命令9就是獲得sd卡中csd寄存器的值的，該值包含好多sd卡的信息，此中就有卡的容量。這個值在sd卡接收到cmd9以后會以response的形式寄存在sd控制器的ResponseRegister[0，1，2，3]中。在履行cmd9，cmd10等這樣的命令的時候，卡的狀態(tài)應當是不選中的，或直接在履行它們以前發(fā)送cmd7（0）不選中卡，否則的話會timeout。

sdSDI用cmd17來讀取單個block的數(shù)據(jù)，該命令要帶地點參數(shù)（該參數(shù)經(jīng)過cmd3命令來獲得），而后依據(jù)SDIDSTA和SDIFSTA狀態(tài)值來從sd控制器的SDIDAT寄存器中讀出要讀的數(shù)據(jù)。該命令與cmd9相反，在履行它以前要選中卡。讀完一個block以后要做一些善后工作，為下次讀取做好準備，否則的話checkcmdend就要向來循環(huán)了。由于用的是每次都讀一個block，并地點要以block對齊，這樣就要考慮要讀取的地點是不是blo