1.2 CP15中的寄存器

　　表1給出了CP15主要寄存器的功能和作用。

　　表1 CP15寄存器

　　寄存器編號基 本 作 用特 殊 用 途

　　0ID編號（只讀）ID和Cache類型

　　1控制位各種控制位

　　2存儲器保護和控制MMU：地址轉換表基地址

　　PU：Cache屬性設置

　　3內存保護和控制MMU：域訪問控制

　　PU：寫緩存控制

　　4內存保護和控制保留

　　5內存保護和控制MMU：錯誤狀態

　　PU：訪問權限控制

　　6內存保護和控制MMU：錯誤狀態

　　PU：保護區域控制

　　7Cache和寫緩存Cache和寫緩存控制

　　8內存保護和控制MMU：TLB控制

　　PU：保留

　　9Cache和寫緩存Cache鎖定

　　續表

　　寄存器編號基 本 作 用特 殊 用 途

　　10內存保護和控制MMU：TLB鎖定

　　PU：保留

　　11保留保留

　　12保留保留

　　13進程ID進程ID

　　14保留保留

　　15芯片生產廠商定義芯片生產廠商定義

　　1.3 寄存器c0

　　寄存器c0包含的是ARM本身或芯片生產廠商的一些標識信息。當使用MRC指令讀c0寄存器時，根據第二個操作碼opcode2的不同，讀出的標識符也是不同的。操作碼與標識符的對應關系如表2所示。寄存器c0是只讀寄存器，當用MCR指令對其進行寫操作時，指令的執行結果不可預知。

　　表2 操作碼和標識符的對應關系

　　操作碼opcode2對應的標識符寄存器

　　0b000主標識符寄存器

　　0b001Cache類型寄存器

　　其他保留

　　在操作碼opcode2的取值中，主標識符（opcode2=0）是強制定義的，其他標識符由芯片的生產廠商定義。如果操作碼opcode2指定的值未定義，指令將返回主標識符。其他標識符的值應與主標識符的值不同，可以由軟件編程來實現，同時讀取主標識符和其他標識符，并將兩者的值進行比較。如果兩個標識符值相同，說明未定義該標識符；如果兩個標識符值不同，說明定義了該標識符，并且得到該標識符的值。

　　（1）主標識符寄存器

　　當協處理器指令對CP15進行操作，并且操作碼opcode=2時，處理器的主標識符將被讀出。從主標識符中，可以確定ARM體系結構的版本型號。同時也可以參考由芯片生產廠商定義的其他標識符，來獲得更詳細的信息。

　　在主標識信息中，bit［15：12］區分了不同的處理器版本：

　　· 如果bit［15:12］為0x0，說明處理器是ARM7之前的處理器；

　　· 如果bit［15:12］為0x7，說明處理器為ARM7處理器；

　　· 如果bit［15:12］為其他值，說明處理器為ARM7之后的處理器。

　　對于ARM7之后的處理器，其標識符的編碼格式如圖2所示。

　　其中各部分的編碼含義說明如下。

　　bit［3:0］：包含生產廠商定義的處理器版本型號。

　　bit［15:4］：生產廠商定義的產品主編號，可能的取值為0x0～0x7。

　　bit［19:16］：ARM體系的版本號，可能的取值如表3（其他值由ARM公司保留將來使用）所示。

　　圖2 ARM7之后處理器標識符編碼

　　表3 bit［19:16］與ARM版本號

　　可能的取值版 本 號

　　0x1ARM體系版本4

　　0x2ARM體系版本4T

　　0x3ARM體系版本5

　　0x4ARM體系版本5T

　　0x5ARM體系版本5TE

　　bit［23:20］：生產廠商定義的產品子編號。當產品主編號相同時，使用子編號區分不同的產品子類，如產品中不同的cache的大小。

　　bit［31:24］：生產廠商的編號現已定義的如表4所示。其他的值ARM公司保留將來使用。

　　表4 bit［31:24］值與ARM生產廠商

　　可能的取值ARM芯片生產廠商

　　0x41（A）ARM公司

　　0x44（D）Digital Equipment

　　0x69（i）Intel公司

　　對于ARM7系統的處理器，其主標識符的編碼如圖3所示。

　　圖3 ARM7處理器標識符編碼

　　其中各部分的含義說明如下。

　　bit［3:0］：包含生產廠商定義的處理器版本型號。

　　bit［15:4］：生產廠商定義的產品主編號，其最高4位的值為0x7。

　　bit［22:16］：生產商定義的產品子編號。當產品的主編號相同時，使用子編號區分不同的產品子類，如產品中不同的產品子類、不同產品中高速緩存的大小。

　　bit［23］：ARM7處理器支持下面兩種ARM體系的版本號。0x0代表ARM體系版本3；0x1代表ARM體系版本4T。

　　bit［31:24］：生產廠商的編號已定義的如表5所示，其他的值ARM公司保留將來使用。

　　表5 bit［31:24］值與ARM生產廠商

　　可能的取值ARM芯片生產廠商

　　0x41（A）ARM公司

　　0x44（D）Digital Equipment

　　0x69（i）Intel公司

　　對于ARM7系統的處理器，其主標識符的編碼如圖4所示。

　　圖4 ARM7之前處理器標識符編碼

　　其中各部分的含義說明如下。

　　bit［3:0］：包含生產廠商定義的處理器版本型號。

　　bit［31:4］：處理器標識符及其含義如表6所示。

　　表6 ARM之后處理器標識符與含義

　　處理器標識符含 義

　　0x4156030ARM3（體系版本2）

　　0x4156060ARM600（ARM體系版本3）

　　0x4156061ARM610（ARM體系版本3）

　　0x4156062ARM620（ARM體系版本3）

　　（2）Cache類型標識符寄存器

　　如前所述，對于指令MRC來說，當協處理器寄存器為r0，而第二操作數opcode2為0b001時，指令讀取值為Cache類型，即可以用下面的指令將處理器的Cache類型標識符寄存器的內容讀取到寄存器r0中。

　　MRC P15，0，r0，c0，c0，1

　　Cache類型標識符定義了關于Cache的信息，具體內容如下所述。

　　· 系統中的數據Cache和指令Cache是分開的還是統一的。

　　· Cache的容量、塊大小以及相聯特性。

　　· Cache類型是直（write-through）寫還是回寫（write-back）。

　　· 對于回寫（write-back）類型的Cache如何有效清除Cache內容。

　　· Cache是否支持內容鎖定。

　　Cache類型標識符寄存器各控制字段的含義編碼格式如圖5所示。

　　圖5 Cache屬性寄存器標識符編碼格式

　　其中各控制字段的含義說明如下。

　　屬性字段（ctype）：指定沒有在S位、數據Cache相關屬性位、指令Cache相關屬性類中指定的屬性，其具體編碼參見表7。

　　表7 Cache類型標識符寄存器屬性字段含義

　　編 碼Cache類型Cache內容清除方法Cache內容鎖定方法

　　0b0000直寫不需要內容清除不支持

　　0b0001回寫數據塊讀取不支持

　　0b0010回寫由寄存器定義不支持

　　0b0110回寫由寄存器定義支持格式A，見后

　　0b0111回寫由寄存器定義支持格式B，見后

　　S位：定義系統中的數據Cache和指令Cache是分開的還是統一的。如果S=0，說明指令Cache和數據Cache是統一的，如果S=1，則說明數據Cache和指令Cache是分離的。

　　數據Cache相關屬性：定義了數據Cache容量、行大小和相聯（associativity）特性（如果S≠0）。

　　指令Cache相關屬性：定義了指令Cache容量、行大小和相聯（associativity）特性（如果S≠0）。

　　數據Cache相關屬性和指令Cache相關屬性分別占用控制字段［23:12］和［11:0］，它們的結構相同，圖6以指令Cache為例，顯示了編碼結構。

　　圖6 指令Cache編碼結構

　　其中，各部分的含義說明如下。

　　bit［11:9］：保留用于將來使用。

　　bit［8:6］：定義Cache的容量，其編碼格式及含義如表8所示。

　　表8 類型標識符寄存器控制字段bit［8:6］含義

　　編 碼M=0時的含義M=1時的含義

　　0b0000.5KB0.75KB

　　0b0011KB1.5KB

　　0b0102KB3KB

　　0b0114KB6KB

　　續表

　　編 碼M=0時的含義M=1時的含義

　　0b1008KB12KB

　　0b10116KB24KB

　　0b11032KB48KB

　　0b11164KB96KB

　　bit［1:0］：定義Cache的塊大小，其編碼格式及含義如表9所示。

　　表9 類型標識符寄存器控制字段bit［1:0］含義

　　編 碼Cache塊大小

　　0b002個字（8字節）

　　0b014個字（16字節）

　　0b108個字（32字節）

　　0b1116個字（64字節）

　　bit［5:3］：定義了Cache的相聯屬性，其編碼格式及含義如表10所示。

　　表10 類型標識符寄存器控制字段bit［5:3］含義

　　編 碼M=0時的含義M=1時的含義

　　0b0001路相聯

　　（直接映射）沒有Cache

　　0b0012路相聯3路相聯

　　0b0104路相聯6路相聯

　　0b0118路相聯12路相聯

　　0b10016路相聯24路相聯

　　0b10132路相聯48路相聯

　　0b11064路相聯96路相聯

　　0b111128路相聯192路相聯