常见的五大ARM存储器之一：协处理器CP15

　　ARM存储系统有非常灵活的体系结构，可以适应不同的嵌入式应用系统的需要。ARM存储器系统可以使用简单的平板式地址映射机制（就像一些简单的单片机一样，地址空间的分配方式是固定的，系统中各部分都使用物理地址），也可以使用其他技术提供功能更为强大的存储系统。比如：

　　· 系统可能提供多种类型的存储器件，如FLASH、ROM、SRAM等；

　　· Caches技术；

　　· 写缓存技术（write buffers）；

　　· 虚拟内存和I/O地址映射技术。

　　大多数的系统通过下面的方法之一实现对复杂存储系统的管理。

　　· 使能Cache，缩小处理器和存储系统速度差别，从而提高系统的整体性能。

　　· 使用内存映射技术实现虚拟空间到物理空间的映射。这种映射机制对嵌入式系统非常重要。通常嵌入式系统程序存放在ROM/FLASH中，这样系统断电后程序能够得到保存。但是通常ROM/FLASH与SDRAM相比，速度慢很多，而且基于ARM的嵌入式系统中通常把异常中断向量表放在RAM中。利用内存映射机制可以满足这种需要。在系统加电时，将ROM/FLASH映射为地址0，这样可以进行一些初始化处理；当这些初始化处理完成后将SDRAM映射为地址0，并把系统程序加载到SDRAM中运行，这样很好地满足嵌入式系统的需要。

　　· 引入存储保护机制，增强系统的安全性。

　　· 引入一些机制保证将I/O操作映射成内存操作后，各种I/O操作能够得到正确的结果。在简单存储系统中，不存在这样问题。而当系统引入了Cache和write buffer后，就需要一些特别的措施。

　　在ARM系统中，要实现对存储系统的管理通常是使用协处理器CP15，它通常也被称为系统控制协处理器（System Control Coprocessor）。

　　ARM的存储器系统是由多级构成的，每级都有特定的容量和速度。

　　图1显示了存储器的层次结构。

　　① 寄存器。处理器寄存器组可看作是存储器层次的顶层。这些寄存器被集成在处理器内核中，在系统中提供最快的存储器访问。典型的ARM处理器有多个32位寄存器，其访问时间为ns量级。

　　

　　图1 存储器的层次结构

　　② 紧耦合存储器TCM。为弥补Cache访问的不确定性增加的存储器。TCM是一种快速SDRAM，它紧挨内核，并且保证取指和数据操作的时钟周期数，这一点对一些要求确定行为的实时算法是很重要的。TCM位于存储器地址映射中，可作为快速存储器来访问。

　　③ 片上Cache存储器的容量在8KB～32KB之间，访问时间大约为10ns。

　　④ 高性能的ARM结构中，可能存在第二级片外Cache，容量为几百KB，访问时间为几十ns。

　　⑤ DRAM。主存储器可能是几MB到几十MB的动态存储器，访问时间大约为100ns。

　　⑥ 后援存储器，通常是硬盘，可能从几百MB到几个GB，访问时间为几十ms。

　　注意TCM和SRAM在技术上相同，但在结构排列上不同；TCM在片上，而SRAM在板上。