ARM体系中存储系统.docVIP

ARM体系中存储系统 ARM体系中的存储空间 ARM体系使用单一的平板地址空间.该地址空间的大小为232个8位字节.这些字节单元的地址是一个无符号的32位数值,起取值范围为0到232-1. 32位情况： ARM的地址空间也可以看作是230个32位的字单元.这些字单元的地址可以被4整除,也就是说该地址的低两位为0b00.地址为A的字数据包括地址为A,A+1,A+2,A+3 4个字节单元的内容. 16位情况： 在ARM版本4及以上的版本中,ARM的地址空间也可以看作是231个16位的半字单元.这些半字单元的地址可以被2整除,也就是说该地址的最低位为0b0.地址为A的半字数据包括地址为A,A+1两个字节单元的内容. 地址取模： 各存储单元的地址作为32位的无符号数,可以进行常规的整数运算.这些运算的结果进行232取模.也就是说,运算结果发生上溢出和下溢出是,地址将会发生绕圈. ARM存储器格式 在ARM体系中,每个字单元中包含4各字节单元或者两个半字单元;1各半字单元中包含两个字节单元.但是在字单元中,4各字节哪一个是高位字节,哪一个是低位字节则有两种不同的格式:big-endian格式和little-endian格式. 在big-endian格式中,对于地址位A的字单元包括字节单元A,A+1,A+2,A+3,其中字节单元有高位到低位字节顺序为A,A+1,A+2,A+3;地址为A的字单元包括半字单元A,A+2,其中半字单元有高位到低位字节顺序位A,A+2;地址为A的半字单元包括字节单元A,A+1,其中字节单元有高位到低位字节顺序为A,A+1.这种存储格式如图1.1所示. 在little-endian格式中,地址为A的字单元包括字节单元A,A+1,A+2,A+3,其中字节单元有高位到低位字节顺序为A+3,A+2,A+1,A;地址为A的字单元包括半字单元A,A+2,其中半字单元有高位到低位字节顺序位A+2,A;地址为A的半字单元包括字节单元A,A+1,其中字节单元有高位到低位字节顺序为A+1,A.这种存储器格式如图1.2所示. 31 24 23 16 15 8 7 0 字单元A 半字单元A 半字单元A+2 字节单元A 字节单元A+1 字节单元A+2 字节单元A+3 图1.1 big-endian格式的存储系统 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+1 字节单元A+2 字节单元A+1 字节单元A 图1.2 little-endian格式的存储系统 非对齐的存储访问操作 在ARM中,通常希望字单元的地址是字对齐的(地址的低两位为0b00),半字单元的地址是半字对齐的(地址的最低为0b0).在存储访问操作中,如果存储单元的地址没有遵守上述的对齐规则,则称为非对齐(unaligned)的存储访问操作. 1.非对齐的指令预取操作 当处理器处于ARM状态器件,如果写入到寄存器PC中的值是非字对齐的(低两位不为0b00),要么指令执行的结果不可预知,要么地址值中最低两位被忽略; 当处理器处于Thumb状态器件,如果写入到寄存器PC中的值是非半字对齐的(最低位不为0b0),要么指令执行的结果不可预知,要么的重地值中最低位被忽略. 如果系统中指定,当发生非对齐的指令预取操作时,忽略地址值中相应的位,则有存储系统实现这种”忽略”.也就是说,这时该地址值原封不动的送到存储系统. 2.非对齐的数据访问操作 对于Load/Store操作,如果是非对齐的数据访问操作,系统定义了下面3种可能的结果. 1执行的结果不可预知. 2忽略字单元地址的低两位,即访问地址为(address and 0xffffffc)的字单元;忽略半字单元地址的最低位的值,即访问地址位(address and 0xffffffe)的半字单元. 3忽略字单元地址值种的低两位的值;忽略半字单元地址的最低位的值.有存储体统实现这种”忽略”.也就是说,这时该地址值原封不动的送到存储系统. 当发生非对齐的数据访问时,到底采用上述3种处理方法种的哪一种,是有各指令指定的. 4 指令预取和自修改代码 在ARM中允许指令预取.在CPU执行当前指令的同时,可以从存储器