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2.1 關(guān)于系統(tǒng)控制協(xié)處理器

2.2 寄存器

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2.1 關(guān)于系統(tǒng)控制協(xié)處理器

所有標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存和系統(tǒng)設(shè)施都由協(xié)處理器15（CP15）控制，因此它被稱為系統(tǒng)控制協(xié)處理器。有些設(shè)施也使用其他控制方法，這些方法在描述這些設(shè)施的章節(jié)中有描述。例如，第B3章“內(nèi)存管理單元”中描述的內(nèi)存管理單元也由內(nèi)存中的頁表控制。

如果系統(tǒng)中沒有實(shí)現(xiàn)任何標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存和系統(tǒng)設(shè)施，那么系統(tǒng)控制協(xié)處理器可能不存在。在這種情況下，沒有協(xié)處理器接受CP15指令，因此所有此類指令都是未定義的（UNDEFINED）。

然而，內(nèi)存和系統(tǒng)架構(gòu)的新實(shí)現(xiàn)必須實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制協(xié)處理器，并必須遵循一些額外的規(guī)則，這些規(guī)則涉及哪些設(shè)施被實(shí)現(xiàn)。有關(guān)這些規(guī)則的詳細(xì)信息，請(qǐng)聯(lián)系A(chǔ)RM Ltd。

本章描述了系統(tǒng)控制協(xié)處理器的總體設(shè)計(jì)以及如何訪問其寄存器。對(duì)其寄存器的一些詳細(xì)信息進(jìn)行了介紹。其他寄存器被分配給其他章節(jié)中詳細(xì)描述的設(shè)施，并且僅在本章中進(jìn)行了總結(jié)。

2.2 寄存器

系統(tǒng)控制協(xié)處理器可以包含多達(dá)16個(gè)主要寄存器，每個(gè)寄存器都是32位長。對(duì)于這些寄存器中的一些，寄存器訪問指令中的額外位被用來識(shí)別寄存器的特定版本和/或?qū)拇嫫鞯奶囟愋偷脑L問，因此CP15中物理32位寄存器的數(shù)量可能超過16個(gè)。然而，4位的主要寄存器號(hào)被用來在系統(tǒng)控制協(xié)處理器的描述中識(shí)別寄存器，因?yàn)樗菦Q定寄存器功能的主要因素。

CP15寄存器可以是只讀的、只寫的或讀寫的。寄存器的詳細(xì)描述指定了：

• 允許訪問的類型
• 每種類型的訪問調(diào)用的功能
• 是否一個(gè)主要寄存器識(shí)別多個(gè)物理寄存器，如果是的話，它們是如何區(qū)分的
• 任何與寄存器使用相關(guān)的其他細(xì)節(jié)。

系統(tǒng)控制協(xié)處理器CP15是ARM架構(gòu)中用于控制內(nèi)存和系統(tǒng)功能的關(guān)鍵組件。它包含多個(gè)寄存器，用于管理緩存、內(nèi)存管理單元（MMU）、保護(hù)系統(tǒng)等。以下是CP15的一些主要功能和寄存器的簡介：

1. 系統(tǒng)控制和配置：CP15允許配置整個(gè)系統(tǒng)的控制參數(shù)，包括處理器的工作模式、權(quán)限級(jí)別、異常處理等。

2. 緩存配置和管理：CP15包含用于控制數(shù)據(jù)緩存和指令緩存的寄存器，可以開啟或關(guān)閉緩存、配置緩存的屬性以優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問性能。

3. 內(nèi)存管理單元（MMU）的配置和管理：CP15的某些寄存器用于配置MMU，實(shí)現(xiàn)虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換、內(nèi)存保護(hù)等功能。

4. L2緩存的預(yù)加載引擎：在一些ARM實(shí)現(xiàn)中，CP15可能包含用于L2緩存的預(yù)加載引擎，以提高緩存效率。

5. 系統(tǒng)性能監(jiān)控：CP15的一些寄存器可用于監(jiān)視處理器的性能，例如通過性能計(jì)數(shù)器來跟蹤指令執(zhí)行次數(shù)和緩存命中率。

CP15寄存器的訪問通常需要特定的指令，如MRC（Move to Register from Coprocessor）用于從CP15寄存器讀取數(shù)據(jù)，MCR（Move to Coprocessor from Register）用于向CP15寄存器寫入數(shù)據(jù)。這些指令只能在特權(quán)模式下執(zhí)行。

CP15的寄存器包括但不限于以下幾類：

• 處理器ID寄存器（如c0）：用于標(biāo)識(shí)處理器的類型、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、緩存等系統(tǒng)功能。
• 地址轉(zhuǎn)換表基址寄存器（如c2）：用于存儲(chǔ)內(nèi)存地址轉(zhuǎn)換所需的表基址。
• 域訪問控制寄存器（如c3）：用于控制內(nèi)存訪問權(quán)限。
• 高速緩存和寫緩存控制寄存器（如c7）：用于控制緩存的操作，如緩存清理和刷新。

在使用CP15時(shí)，需要注意操作系統(tǒng)的要求，避免出現(xiàn)兼容性問題，并仔細(xì)閱讀相關(guān)文檔，確保對(duì)CP15寄存器的操作是安全的。

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