ARM地址重映射的通俗解釋

圖1
普通的單片機(jī)把可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)存放到存儲(chǔ)器中。單片機(jī)中的CPU從儲(chǔ)器中取指令代碼和數(shù)據(jù)。其中存儲(chǔ)器中每個(gè)物理存儲(chǔ)單元與其地址是一一對(duì)應(yīng)而且是不可變的。如下圖，CPU讀取0x00000000地址上存儲(chǔ)單元的過程。

圖2
ARM比較復(fù)雜。ARM芯片與普通單片機(jī)在存儲(chǔ)器地址方面的不同在于：ARM芯片中有些物理存儲(chǔ)單元的地址可以根據(jù)設(shè)置變換。就是說一個(gè)物理存儲(chǔ)單元現(xiàn)在對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，經(jīng)過設(shè)置以后，這個(gè)存儲(chǔ)單元就對(duì)應(yīng)了另外一個(gè)地址了。圖3是隨意舉了個(gè)例子（不要與ARM芯片對(duì)應(yīng)），旨在說明地址重映射的過程。圖3表示把0x00000000地址上的存儲(chǔ)單元映射到新的地址0x00000007上。CPU存取0x00000007就是存取0x00000000上的物理存儲(chǔ)單元。

圖5

圖5描述示了ARM芯片的另外一種映射方式。這個(gè)映射可以由用戶決定采用還是不采用（相關(guān)代碼在工程文件的startup.s中，這個(gè)文件是第三方提供，用戶可以修改）。這個(gè)映射主要是為了提高應(yīng)用程序異常相應(yīng)得速度。當(dāng)我們把應(yīng)用程序存放在片內(nèi)FLASH的時(shí)候，異常向量表存放在0x00000000~0x0000003F存儲(chǔ)單元內(nèi)。每次發(fā)生異常，CPU從0x00000000~0x0000003F地址上取異常向量。但是對(duì)RAM的存取速度遠(yuǎn)高于對(duì)FLASH的存取速度，所以為了提高異常相應(yīng)速度我們采取以下做法：
Step1：
先把0x00000000~0x0000003F（FLASH）存儲(chǔ)單元內(nèi)的異常向量表復(fù)制到0x40000000~0x4000003F（片內(nèi)RAM的最低端64個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元）范圍內(nèi)存儲(chǔ)單元中。
Step2：
把0x40000000~0x4000003F范圍內(nèi)存儲(chǔ)單元地址重新映射到0x00000000~0x0000003F地址范圍。這樣做了以后，當(dāng)異常發(fā)生的時(shí)候，CPU取異常向量就是從RAM區(qū)中的異常向量表中區(qū)，速度快了。比如復(fù)位中斷發(fā)生，CPU從地址0x00000000取指令，但此時(shí)由于已經(jīng)過地址重新映射，這個(gè)0x00000000被地址轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成0x40000000，CPU實(shí)際上是取的RAM區(qū)中0x400000000這個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)的指令（異常向量）。當(dāng)然用戶可以不進(jìn)行這種映射。片內(nèi)FLASH中0x00000000~0x0000003F存儲(chǔ)單元具有一模一樣的異常向量表。只不過不進(jìn)行這種處理，異常相應(yīng)速度慢一點(diǎn)。但是這種速度上的差別很多情況下是不必要在意的。
圖中的地址轉(zhuǎn)換器受控制寄存器MENMAP的控制，用戶可以設(shè)置MENMAP實(shí)現(xiàn)對(duì)地址重映射的控制。這個(gè)地址轉(zhuǎn)換器顯然是通過內(nèi)部硬件電路實(shí)現(xiàn)的。