嵌入式系统的存储器系统全解

4.1.3 存储管理单元（MMU）
MMU（Memory Manage Unit, 存储管理单元）
▪ MMU主要完成以下工作： （1）虚拟存储空间到物理存储空间的映射。 （2）存储器访问权限的控制。 （3）设置虚拟存储空间的缓冲特性。
嵌入式系统中常常采用页式存储管理。
页式存储管理：把虚拟地址空间分成一个个固定大小的块，每一块 称为一页，把物理内存的地址空间也分成同样大小的页。MMU实 现的就是从虚拟地址到物理地址的转换。
第4章 嵌入式系统 的存储器系统
▪ 教学目的
▪ 1）了解常见嵌入式系统存储器； ▪ 2）学习ROM和SRAM型存储器扩展方法； ▪ 3）学习NOR FLASH和NAND FLASH存储器接口方法； ▪ 4）学习SDRAM存储器接口方法
4.1 存储器系统概述
▪ 4.1.1 存储器系统的层次结构
4.1.2 高速缓冲存储器
▪ 磁存储器（Magnetic Memory） ▪ 半导体存储器(Semiconductor Memory ) ▪ 光存储器（Optical Memory） ▪ 激光光盘存储器（Laser Optical Disk）。
3．按信息存取方式分类
▪ RAM：随机存取存储器（Random Access Memory）
▪
运行期间可读、可写
▪ ROM：只读存储器（Read Only Memory）
▪
运行期间只能读出信息，不能随时写入信息
4.2.2 存储器的组织和结构
▪ 容量是描述存储器的最基本参数，如1MB。 存储器容量的表示不唯一，不同的数据宽度有不同容量。
▪ 在存储器内部，数据是存放在二维阵列存储单元中。 n位地址被分成行地址和列地址（n＝r十c）。 r是行地址数，c是列地址数。 行列选定一个特定存储单元。
况下可以在进一步的划分。
▪ MMU中的域指的是一些段、大页或者小页的集合。每个域的访问 控制特性都是由芯片内部的寄存器中的相应控制位来控制的。
▪ 例如在ARM嵌入式系统中，每个域的访问控制特性都是由CP15中 的寄存器C3中的两位来控制的。
▪ MMU中的快速上下文切换技术（Fast Context Switch Extension， FCSE）通过修改系统中不同进程的虚拟地址，避免在进行进程间切 换时造成的虚拟地址到物理地址的重映射，从而提高系统的性能。
▪ 嵌入式系统的存储器与通用系统的存储器有所不同，通常由ROM、 RAM、EPROM等组成。 嵌入式存储器一般采用存储密度较大的存储器芯片，存储容量与应 用的软件大小相匹配。
4.2.3 常见的嵌入式系统存储设备
1．RAM（随机存储器）
RAM可以被读和写，地址可以以任意次序被读。常见RAM的种类有
▪ SRAM（Static RAM，静态随机存储器） ▪ DRAM（Dynamic RAM，动态随机存储器） ▪ DDRAM（Double Data Rate SDRAM，双倍速率随机存储器）。
C2来保存页表的基地址。
嵌入式系统支持的内存块大小有以下几种： ▪ 段 （section）大小为1MB的内存块； ▪ 大页（Large Pages）大小为64KB的内存块； ▪ 小页（Small Pages）大小为4KB的内存块； ▪ 极小页（Tiny Pages）大小为1KB的内存块。 ▪ 极小页只能以1KB大小为单位不能再细分，而大页和小页有些情
▪ 页表是存储在内存中的一个表，页表用来管理这些页。 ▪ 页表的每一行对应于虚拟存储空间的一个页，该行包含了该虚拟内
存页对应的物理内存页的地址、该页的方位权限和该页的缓冲特性 等。
▪ 从虚拟地址到物理地址的变换过程就是查询页表的过程。 ▪ 例如在ARM嵌入式系统中，使用系统控制协处理器CP15的寄存器
SRAM比DRAM运行速度快 SRAM比DRAM耗电多 DRAM需要周期性刷新 DDRAM是RAM的下一代产品， 200MHz时钟频率时内存带宽可达 3.2GB/s海量
2．ROM（只读存储器）
ROM断电后数据不丢失，但速度较慢，适合存储需长期保留的不变数 据。在嵌入式系统中，ROM用于固定数据和程序。常见ROM有:
▪ 在主存储器和CPU之间采用高速缓冲存储器（cache）用来提高存储 器系统的性能。
▪ cache能够减少内存平均访问时间。
▪ 指令预取时和数据读写时使用同一个cache------统一的cache。 ▪ 指令预取时和数据读写时使用不同的cache------独立的cache 。
(S3C2410采用此种结构)
3．Flash Memory
▪ Flash memory（闪速存储器）是一种非易失性存储器（ NVM： Non-Volatile Memory）
BIOS都是必须常驻内存。 ▪ 更多的系统软件和全部应用软件则在用到时由外存传送到内存。
外存 ▪ 外存存放的是相对来说不经常使用的程序和数据 ▪ 容量大，速度相对内存较慢 ▪ 常见的外存有软盘、硬盘、U盘、光盘等 ▪ CPU要使用外存的这些信息时，必须通过专门的设备将信息先传送
到内存中
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2．按存储介质分类
4.2 嵌入式系统存储设备分类
4.2.1 存储器部件的分类
1．按在系统中的地位分类
▪ 主存储器（Main Memory简称主存或内存） ▪ 辅助存储器（Auxiliary Memory，Secondary Memory，
简称辅存或外存）。
内存
▪ 内存是计算机主机的一个组成部分，一般都用快速存储器件来构成， ▪ 内存的存取速度很快，但内存空间的大小受到地址总线位数的限制。 ▪ 内存通常用来容纳当前正在使用的或要经常使用的程序和数据 ▪ CPU可以直接对内存进行访问。 ▪ 系统软件中如引导程序、监控程序或者操作系统中的基本输入／输出部分
▪ Mask ROM（掩模ROM，厂家一次性写入用户无法修改） ▪ PROM（Programmable ROM，可编程ROM，用户一次性写入） ▪ EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦写ROM，
紫外光可重复擦除和写入） ▪ EEPROM（电可擦除可编程ROM，也可表示为E2PROM，电擦除） ▪ Flash ROM（闪速存储器，可快速读取，电可擦写可编程）