常见的五大ARM存储器之一：协处理器CP15

理器的Cache类型标识符寄存器的内容读取到寄存器r0中。

　　MRC P15，0，r0，c0，c0，1

　　Cache类型标识符定义了关于Cache的信息，具体内容如下所述。

　　· 系统中的数据Cache和指令Cache是分开的还是统一的。

　　· Cache的容量、块大小以及相联特性。

　　· Cache类型是直（write-through）写还是回写（write-back）。

　　· 对于回写（write-back）类型的Cache如何有效清除Cache内容。

　　· Cache是否支持内容锁定。

　　Cache类型标识符寄存器各控制字段的含义编码格式如图5所示。

　　

　　图5 Cache属性寄存器标识符编码格式

　　其中各控制字段的含义说明如下。

　　属性字段（ctype）：指定没有在S位、数据Cache相关属性位、指令Cache相关属性类中指定的属性，其具体编码参见表7。

　　表7 Cache类型标识符寄存器属性字段含义

　　编 码Cache类型Cache内容清除方法Cache内容锁定方法

　　0b0000直写不需要内容清除不支持

　　0b0001回写数据块读取不支持

　　0b0010回写由寄存器定义不支持

　　0b0110回写由寄存器定义支持格式A，见后

　　0b0111回写由寄存器定义支持格式B，见后

　　S位：定义系统中的数据Cache和指令Cache是分开的还是统一的。如果S=0，说明指令Cache和数据Cache是统一的，如果S=1，则说明数据Cache和指令Cache是分离的。

　　数据Cache相关属性：定义了数据Cache容量、行大小和相联（associativity）特性（如果S≠0）。

　　指令Cache相关属性：定义了指令Cache容量、行大小和相联（associativity）特性（如果S≠0）。

　　数据Cache相关属性和指令Cache相关属性分别占用控制字段［23:12］和［11:0］，它们的结构相同，图6以指令Cache为例，显示了编码结构。

　　

　　图6 指令Cache编码结构

　　其中，各部分的含义说明如下。

　　bit［11:9］：保留用于将来使用。

　　bit［8:6］：定义Cache的容量，其编码格式及含义如表8所示。

　　表8 类型标识符寄存器控制字段bit［8:6］含义

　　编 码M=0时的含义M=1时的含义

　　0b0000.5KB0.75KB

　　0b0011KB1.5KB

　　0b0102KB3KB

　　0b0114KB6KB

　　续表

　　编 码M=0时的含义M=1时的含义

　　0b1008KB12KB

　　0b10116KB24KB

　　0b11032KB48KB

　　0b11164KB96KB

　　bit［1:0］：定义Cache的块大小，其编码格式及含义如表9所示。

　　表9 类型标识符寄存器控制字段bit［1:0］含义

　　编 码Cache块大小

　　0b002个字（8字节）

　　0b014个字（16字节）

　　0b108个字（32字节）

　　0b1116个字（64字节）

　　bit［5:3］：定义了Cache的相联属性，其编码格式及含义如表10所示。

　　表10 类型标识符寄存器控制字段bit［5:3］含义

　　编 码M=0时的含义M=1时的含义

　　0b0001路相联

　　（直接映射）没有Cache

　　0b0012路相联3路相联

　　0b0104路相联6路相联

　　0b0118路相联12路相联

　　0b10016路相联24路相联

　　0b10132路相联48路相联

　　0b11064路相联96路相联

　　0b111128路相联192路相联

　　1.4 寄存器c1

　　CP15中的寄存器c1包括以下控制功能：

　　· 禁止/使能MMU以及其他与存储系统有关的功能；

　　· 配置存储系统以及ARM处理器中相关的工作。

　　注意在寄存器c1中包含了一些没有使用的位，这些位在将来可能被扩展其他功能时使用。因此为了编写代码在将来更高版本的ARM处理器中仍可以使用，在修改寄存器c1中的位时应该使用"读取－修改特定位－写入"的操作序列。

　　当对寄存器c1进行读操作时，指令中CRm和opcode2的值将被处理器忽略，所以要人工将其置位为0。

　　例2用MRC/MCR指令将协处理器寄存器c1的值进行读取和写入。

　　【例2】

　　MRC P15，0，r0，c1，0，0 ;将寄存器c1的值读取到ARM寄存器r0中

　　MCR P15，0，r0，c1，0，0 ;将ARM寄存器r0的值写入寄存器c1

　　图7显示了寄存器c1的编码格式。

　　

　　图7 寄存器c1编码格式

　　寄存器c1各控制字段的含义如表11所示。

　　表11 寄存器c1中各控制位字段的含义

　　C1中的控制位含 义

　　M（bit［0］）禁止/使能MMU或者MPU

　　0：禁止MMU或者MPU

　　1：使能MMU或者MPU

　　如果系统中没有MMU或者MPU，读取时该位返回0，写入时忽略

　　A（bit［1］）对于可以选择是否支持内存访问时地址对齐检查的系统，本位禁止/使能地址对齐检查功能

　　0：禁止地址对齐检查功能

　　1：使能地址对齐检查功能

　　对寄存器进行写操作时，忽略该位

　　C（bit［2］）当数据Cache和指令Cache分开时，本控制位禁止/使能数据Cache。

　　当数据Cache和指令Cache统一时，该控制位禁止/使能整个Cache

　　0：禁止Cache

　　1：使能Cache