S2C2440 CP15协处理器

布满荆棘的人生 2022-03-02 14:22 249阅读 0赞

在看书和阅读uboot代码的时候有提到CP15寄存器，但是没有讲的太清楚，所以在网上找了一点资料：

尚观的视频：[http://video.sina.com.cn/v/b/49287221-1855531553.html][http_video.sina.com.cn_v_b_49287221-1855531553.html] ，觉得他讲的比较深，

访问CP15寄存器的指令

访问CP15寄存器指令的编码格式及语法说明如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 31&nbsp; 28 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 27&nbsp; 24 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 23&nbsp; 21 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 20 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 19&nbsp; 16 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 15&nbsp; 12 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 11&nbsp; 8 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 7&nbsp; 5 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 4 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 3&nbsp; 0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> cond </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 1 1 1 0 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> opcode_1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> L </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> cr n </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> rd </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 1 1 1 1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> opcode_2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> crm </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

说明：

<opcode\_1>：协处理器行为操作码，对于CP15来说，<opcode\_1>永远为0b000，否则结果未知。

<rd>：不能是r15/pc，否则，结果未知。

<crn>：作为目标寄存器的协处理器寄存器，编号为C0~C15。

<crm>：附加的目标寄存器或源操作数寄存器，如果不需要设置附加信息，将crm设置为c0，否则结果未知。

<opcode\_2>：提供附加信息比如寄存器的版本号或者访问类型，用于区分同一个编号的不同物理寄存器，可以省略<opcode\_2>或者将其设置为0，否则结果未知。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 指&nbsp;&nbsp;&nbsp; 令 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说&nbsp;&nbsp;&nbsp; 明 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 语法格式 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> mcr </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将<a href="https://www.baidu.com/s?wd=ARM%E5%A4%84%E7%90%86%E5%99%A8&amp;tn=24004469_oem_dg&amp;rsv_dl=gh_pl_sl_csd" rel="nofollow">ARM处理器</a>的寄存器中的数据写到CP15中的寄存器中 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> mcr{&lt;cond&gt;}&nbsp;&nbsp; p15, &lt;opcode_1&gt;, &lt;rd&gt;, &lt;crn&gt;, &lt;crm&gt;, {&lt;opcode_2&gt;} </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> mrc </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 将CP15中的寄存器中的数据读到ARM处理器的寄存器中 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> mcr{&lt;cond&gt;}&nbsp;&nbsp; p15, &lt;opcode_1&gt;, &lt;rd&gt;, &lt;crn&gt;, &lt;crm&gt;, {&lt;opcode_2&gt;} </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

CP15寄存器介绍

CP15的寄存器列表如表4-1所示。

表4-1  ARM处理器中CP15协处理器的寄存器

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 寄存器编号 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基本作用 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 在MMU中的作用 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 在PU中的作用 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> ID编码（只读） </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> ID编码和cache类型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 控制位（可读写） </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 各种控制位 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 2 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 存储保护和控制 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 地址转换表基地址 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> Cachability的控制位 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 3 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 存储保护和控制 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 域访问控制位 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> Bufferablity控制位 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 4 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 存储保护和控制 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 保留 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 保留 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 5 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 存储保护和控制 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 内存失效状态 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 访问权限控制位 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 6 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 存储保护和控制 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 内存失效地址 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 保护区域控制 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 7 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 高速缓存和写缓存 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 高速缓存和写缓存控制 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 8 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 存储保护和控制 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> TLB控制 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 保留 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 9 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 高速缓存和写缓存 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 高速缓存锁定 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 10 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 存储保护和控制 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> TLB锁定 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 保留 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 11 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 保留 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 12 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 保留 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 13 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 进程标识符 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 进程标识符 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 14 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 保留 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 15 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 因不同设计而异 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 因不同设计而异 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 因不同设计而异 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  CP15的寄存器C0

CP15中寄存器C0对应两个标识符寄存器，由访问CP15中的寄存器指令中的<opcode\_2>指定要访问哪个具体物理寄存器，<opcode\_2>与两个标识符寄存器的对应关系如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> opcode_2编码 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 对应的标识符号寄存器 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b000 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 主标识符寄存器 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b001 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> cache类型标识符寄存器 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 其他 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 保留 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

1）主标识符寄存器

访问主标识符寄存器的指令格式如下所示：

mrc p15, 0, r0, c0, c0, 0       ；将主标识符寄存器C0,0的值读到r0中

ARM不同版本体系处理器中主标识符寄存器的编码格式说明如下。

ARM7之后处理器的主标识符寄存器编码格式如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="vertical-align:top;"> 31&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 24&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;23&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 20&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 19&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;16&nbsp;&nbsp; &nbsp;15&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 4&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 3&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 由生产商确定 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 产品子编号 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> ARM体系版本号 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 产品主编号 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 处理器版本号 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

[ARM7处理器][ARM7]的主标识符寄存器编码格式如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="vertical-align:top;"> 31&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 24&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;23&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 22&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 16 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 15&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 4&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;3&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 由生产商确定 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> A </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 产品子编号 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 产品主编号 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 处理器版本号 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

续表

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位 </td> 
 <td> 说&nbsp;&nbsp;&nbsp; 明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位[23] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> ARM7支持下面两种ARM体系的版本号： 0x0&nbsp;&nbsp; ARM体系版本3 0x1&nbsp;&nbsp; ARM体系版本4T </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位[31: 24] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 生产厂商的编号，现在已经定义的有以下值： 0x41&nbsp; =A&nbsp; ARM公司 0x44&nbsp; =D&nbsp; Digital Equipment公司 0x69&nbsp; =I&nbsp;&nbsp; Intel公司 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

ARM7之前处理器的主标识符寄存器编码格式如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="vertical-align:top;"> 31&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 24&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 23&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 22&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 16&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;15&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 4&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;3&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 由生产商确定 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> A </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 产品子编号 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 产品主编号 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 处理器版本号 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

2）cache类型标识符寄存器

访问cache类型标识符寄存器的指令格式如下所示：

mrc p15, 0, r0, c0, c0, 1       ；将cache类型标识符寄存器C0,1的值读到r0中

ARM处理器中cache类型标识符寄存器的编码格式如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="vertical-align:top;"> 31&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;29&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 28&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 25&nbsp;&nbsp;&nbsp; 24&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 23&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 12&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 11&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0&nbsp;&nbsp; 0&nbsp;&nbsp; 0 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 属性字段 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> S </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 数据cache相关属性 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 指令cache相关属性 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位[28: 25] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 指定控制字段位[24: 0]指定的属性之外的cache的其他属性，详见表4-2 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位[24] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 定义系统中的数据cache和指令cache是分开的还是统一的： 0&nbsp;&nbsp; 系统的数据cache和指令cache是统一的； 1&nbsp; &nbsp;系统的数据cache和指令cache是分开的 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位[23: 12] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 定义数据cache的相关属性，如果位[24]为0，本字段定义整个cache的属性 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位[31: 24] </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 定义指令cache的相关属性，如果位[24]为0，本字段定义整个cache的属性 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

其中控制字段位\[28：25\]的含义说明如下：

表4-2  cache类型标识符寄存器的控制字段位\[28：25\]

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 编&nbsp;&nbsp;&nbsp; 码 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> cache类型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> cache内容清除方法 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> cache内容锁定方法 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0000 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 写通类型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 不需要内容清除 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 不支持内容锁定 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0001 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 写回类型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 数据块读取 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 不支持内容锁定 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0010 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 写回类型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 由寄存器C7定义 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 不支持内容锁定 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0110 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 写回类型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 由寄存器C7定义 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 支持格式A </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0111 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 写回类型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 由寄存器C7定义 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 支持格式B </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

控制字段位\[23：12\]和控制字段位\[11：0\]的编码格式相同，含义如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="vertical-align:top;"> 11&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 9&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 8&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 6&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 5&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 3&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0&nbsp; &nbsp;&nbsp;0&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> cache容量 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> cache相联特性 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> M </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 块大小 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

cache容量字段bits\[8: 6\]的含义如下所示：

cache相联特性字段bits\[5: 3\]的含义如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 编&nbsp;&nbsp;&nbsp; 码 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> M=0时含义 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> M=1时含义 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b000 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 1路相联（直接映射） </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 没有cache </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b001 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 2路相联 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 3路相联 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b010 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 4路相联 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 6路相联 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b011 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 8路相联 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 12路相联 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b100 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 16路相联 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 24路相联 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b101 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 32路相联 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 48路相联 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b110 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 64路相联 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 96路相联 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b111 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 128路相联 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 192路相联 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

cache块大小字段bits\[1: 0\]的含义如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 编&nbsp;&nbsp;&nbsp; 码 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> cache块大小 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b00 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 2个字（8字节） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b01 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 4个字（16字节） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b10 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 8个字（32字节） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b11 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 16个字（64字节） </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  CP15的寄存器C1

访问主标识符寄存器的指令格式如下所示：

mrc p15, 0, r0, c1, c0\{, 0\}     ；将CP15的寄存器C1的值读到r0中

mcr p15, 0, r0, c1, c0\{, 0\}     ；将r0的值写到CP15的寄存器C1中

CP15中的寄存器C1的编码格式及含义说明如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说&nbsp;&nbsp;&nbsp; 明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> M </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：禁止MMU或者PU；1：使能MMU或者PU </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> A </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：禁止地址对齐检查；1：使能地址对齐检查 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> C </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：禁止数据/整个cache；1：使能数据/整个cache </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> W </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：禁止写缓冲；1：使能写缓冲 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> P </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：异常中断处理程序进入32位地址模式；1：异常中断处理程序进入26位地址模式 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> D </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：禁止26位地址异常检查；1：使能26位地址异常检查 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> L </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：选择早期中止模型；1：选择后期中止模型 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> B </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：little endian；1：big endian </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> S </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 在基于MMU的存储系统中，本位用作系统保护 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> R </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 在基于MMU的存储系统中，本位用作ROM保护 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> F </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：由生产商定义 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> Z </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：禁止跳转预测功能；1：使能跳转预测指令 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> I </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：禁止指令cache；1：使能指令cache </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> V </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：选择低端异常中断向量0x0~0x1c；1：选择高端异常中断向量0xffff0000~ 0xffff001c </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> RR </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：常规的cache淘汰算法，如随机淘汰；1：预测性淘汰算法，如round-robin淘汰算法 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> L4 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0：保持ARMv5以上版本的正常功能；1：将ARMv5以上版本与以前版本处理器兼容，不根据跳转地址的bit[0]进行ARM指令和Thumb状态切换：bit[0]等于0表示ARM指令，等于1表示Thumb指令 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 附加： </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  CP15的寄存器C2

CP15中的寄存器C2保存的是页表的基地址，即一级映射描述符表的基地址。其编码格如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 31&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 一级映射描述符表的基地址（物理地址） </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  CP15的寄存器C3

CP15中的寄存器C3定义了ARM处理器的16个域的访问权限。

*  CP15的寄存器C5

CP15中的寄存器C5是失效状态寄存器，编码格式如下所示：

其中，域标识bit\[7：4\]表示存放引起存储访问失效的存储访问所属的域。

状态标识bit\[3：0\]表示放引起存储访问失效的存储访问类型，该字段含义如表4-3所示（优先级由上到下递减）。

表4-3  状态标识字段含义

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 引起访问失效的原因 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 状态标识 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 域标识 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> C6 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 终端异常（Terminal Exception） </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0010 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 无效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 生产商定义 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 中断向量访问异常（Vector Exception） </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0000 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 无效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 地址对齐 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b00x1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 无效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 一级页表访问失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b1100 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 无效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 二级页表访问失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b1110 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基于段的地址变换失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0101 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 无效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基于页的地址变换失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0111 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基于段的存储访问中域控制失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b1001 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基于页的存储访问中域控制失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b1101 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基于段的存储访问中访问权限控制失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b1111 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基于页的存储访问中访问权限控制失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0100 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基于段的cache预取时外部存储系统失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b0110 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基于页的cache预取时外部存储系统失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b1000 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 基于段的非cache预取时外部存储系统失效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0b1010 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 有效 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  CP15中的寄存器C6

CP15中的寄存器C5是失效地址寄存器，编码格式如下所示：

*  CP15中的寄存器C7

CP15的C7寄存器用来控制cache和写缓存，它是一个只写寄存器，读操作将产生不可预知的后果。

访问CP15的C7寄存器的指令格式如下所示：

mcr p15, 0, <rd>, <c7>, crm, <opcode\_2> ；<rd>、<crm>和<opcode\_2>的不同取值组合    实现不同功能

*  CP15中的寄存器C8

CP15的C8寄存器用来控制清除TLB的内容，是只写寄存器，读操作将产生不可预知的后果。

访问CP15的C8寄存器的指令格式如下所示：

mcr p15, 0, <rd>, <c8>, crm, <opcode\_2> ；<rd>、<crm>和<opcode\_2>的不同取值组合实现不同功能，见第4.2节

*  CP15中的寄存器C9

CP15的C9寄存器用于控制cache内容锁定。

访问CP15的C9寄存器的指令格式如下所示：

mcr p15, 0, <rd>, <c9>, c0, <opcode\_2>

mrc p15, 0, <rd>, <c9>, c0, <opcode\_2>

如果系统中包含独立的指令cache和数据cache，那么对应于数据cache和指令cache分别有一个独立的cache内容锁定寄存器，<opcode\_2>用来选择其中的某个寄存器：

<opcode\_2>=1选择指令cache的内容锁定寄存器；

<opcode\_2>=0选择数据cache的内容锁定寄存器。

CP15的C9寄存器有A、B两种编码格式。编码格式A如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="vertical-align:top;"> 31&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 32-W 31-W&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> cache组内块序号index </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

其中index表示当下一次发生cache未命中时，将预取的存储块存入cache中该块对应的组中序号为index的cache块中。此时序号为0~index-1的cache块被锁定，当发生cache替换时，从序号为index到ASSOCIATIVITY的块中选择被替换的块。

编码格式B如下所示：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="3" style="vertical-align:top;"> 31&nbsp;&nbsp;&nbsp; 30&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; W&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; W-1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> L </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> cache组内块序号index </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说&nbsp;&nbsp;&nbsp; 明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> L=0 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 当发生cache未命中时，将预取的存储块存入cache中该块对应的组中序号为index的cache块中 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

续表

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说&nbsp;&nbsp;&nbsp; 明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> L=1 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 如果本次写操作之前L=0，并且index值小于本次写入的index，本次写操作执行的结果不可预知；否则，这时被锁定的cache块包括序号为0~index-1的块，当发生cache替换时，从序号为index到ASSOCIATIVITY的块中选择被替换的块 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  CP15的寄存器C10

CP15的C10寄存器用于控制TLB内容锁定。

访问CP15的C10寄存器的指令格式如下所示：

mcr p15, 0, <rd>, <c10>, c0, <opcode\_2>

mrc p15, 0, <rd>, <c10>, c0, <opcode\_2>

如果系统中包含独立的指令TLB和数据TLB，那么对应于数据TLB和指令TLB分别有一个独立的TLB内容锁定寄存器，<opcode\_2>用来选择其中的某个寄存器：

<opcode\_2>=1选择指令TLB的内容锁定寄存器；

<opcode\_2>=0选择数据TLB的内容锁定寄存器。

C10寄存器的编码格式如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="4" style="vertical-align:top;"> 31 30&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 32-W&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 31-W&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 32-2W&nbsp;&nbsp;&nbsp; 31-2W&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1&nbsp;&nbsp;&nbsp; 0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 可被替换的条目起始地址的base </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 下一个将被替换的条目地址victim </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 0 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> P </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> 位 </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 说&nbsp;&nbsp;&nbsp; 明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> victim </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 指定下一次TLB没有命中（所需的地址变换条目没有包含在TLB中）时，从内存页表中读取所需的地址变换条目，并把该地址变换条目保存在TLB中地址victim处 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> base </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 指定TLB替换时，所使用的地址范围，从（base）到（TLB中条目数-1）；字段victim的值应该包含在该范围内 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;"> P </td> 
 <td style="vertical-align:top;"> 1：写入TLB的地址变换条目不会受使整个TLB无效操作的影响，一直保持有效；0：写入TLB的地址变换条目将会受到使整个TLB无效操作的影响 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  CP15的寄存器C13

C13寄存器用于快速[上下文切换][Link 1]FCSE。

访问CP15的C13寄存器的指令格式如下所示：

mcr p15, 0, <rd>, <c13>, c0, 0

mrc p15, 0, <rd>, <c13>, c0, 0

C13寄存器的编码格式如下所示：

其中，PID表示当前进程的所在的进程空间块的编号，即当前进程的进程标识符，取值为0~127。

0：MVA（变换后的虚拟地址）= VA（虚拟地址），禁止FCSE（快速上下文切换技术），系统复位后PID=0；

非0：使能FCSE。

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