基于ARM7的嵌入式微處理器存儲(chǔ)管理單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著電子產(chǎn)品中復(fù)雜應(yīng)用的不斷涌現(xiàn),為了提高系統(tǒng)性能,嵌入式軟件系統(tǒng)由單道程序系統(tǒng)向多任務(wù)操作系統(tǒng)方向發(fā)展,為了裝載運(yùn)行盡可能多的進(jìn)程,存儲(chǔ)器必須被有效地分配；為避免其他進(jìn)程有意無意的干涉,每個(gè)進(jìn)程都需要保護(hù),有效的存儲(chǔ)管理至關(guān)重要；同時(shí),處理器和存儲(chǔ)器之間的性能差距日益增大,成為限制系統(tǒng)性能的瓶頸。為了解決這些問題,人們?cè)谇度胧教幚砥髦幸氪鎯?chǔ)管理單元(MMU),以支持虛擬存儲(chǔ)機(jī)制并增強(qiáng)系統(tǒng)的性能和可靠性。 ARM7TDMI是得

2、到廣泛使用的32位高性能嵌入式處理器內(nèi)核,但缺少M(fèi)MU的支持限制了其應(yīng)用范圍。因此,本文以獲得授權(quán)的ARM7TDMI處理器為研究對(duì)象,在自主研發(fā)的宏單元基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)兼容ARM720T處理器的MMU。 本文從介紹MMU的功能入手,深入分析嵌入式處理器MMU的特點(diǎn),根據(jù)功能要求對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行劃分并確定了各模塊的設(shè)計(jì)要素。隨后詳細(xì)討論了設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn),對(duì)自主研發(fā)宏單元的功能建模進(jìn)行描述,并將完成的設(shè)計(jì)集成至SoC驗(yàn)證環(huán)境中進(jìn)行仿真驗(yàn)

3、證。通過充分的測(cè)試向量仿真和軟硬件協(xié)同驗(yàn)證,存儲(chǔ)管理單元的正確性和有效性得到驗(yàn)證。論文中所給出的存儲(chǔ)管理單元在設(shè)計(jì)過程中對(duì)嵌入式處理器特點(diǎn)給予充分考慮,體現(xiàn)了可復(fù)用性的要求,實(shí)現(xiàn)了兼容ARM720T的目標(biāo)。 基于中芯國(guó)際0.18μm工藝實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)管理單元版圖面積為3.275mm2。經(jīng)過性能對(duì)比仿真測(cè)試,引入的存儲(chǔ)管理單元為處理器帶來了3至10倍左右的相對(duì)性能提升。論文的最后部分探討了存儲(chǔ)管理單元的發(fā)展趨勢(shì),總結(jié)了本文的研究工作。