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LPC2104的Boot与Remap详解(一)---(原创)3800字
开场白最近在学习ARM的过程中,遇到了一些以前在8位机、16位机应用中所没有见过的专业术语。其中,比较困扰和麻烦的两个名词术语就是“Boot”与“Remap”。同时,在上也经常见到有友就这两个技术名词提出疑问。好在当今络是如此发达,使得我们可以很快就得到许多老师和老鸟的解答。经过这一段时间的阅读与实践,算是将这个概念基本给理出了个头绪,借此机会,以自己的理解总结一下,贴到BBS上来,与广大友们分享,如有不当之处,板砖且慢,因为我贴此文的目的是抛“砖”引“玉”,不是引“砖”!Boap技术。而要正确理解Boot技术和Remap技术,必须先建立Memory Map(存储器映射)的概念。技术概念描述Memory Map 计算机最重要的功能单元之一是Memory。Memory是众多存储单元的集合,为了使CPU准确地找到存储有某个信息的存储单元,必须为这些单元分配一个相互区别的“身份证号”,这个“身份证号”就是地址编码。在嵌入式处理器内,集成了多种类型的Memory,通常,我们称同一类型的Memory为一个Memory Block。一般情况下,处理器设计者会为每一个Memory Block分配一个数值连续、数目与其存储单元数相等、以16进制表示的自然数集合作为该Memory Block的地址编码。这种自然数集合与Memory Block的对应关系,就是Memory Map(存储器映射),有时也叫Address Map(地址映射)。实际上,Address Map在字面意义上更加贴切。需要强调的是,Memory Map是一个逻辑概念,是计算机系统在(上电)复位后才建立起来的。Memory Map相当于这样一个数学函数:函数的输入量是地址编码,输出量被寻址单元中的数据。当计算机系统掉电后或复位时,这个数学函数不复存在,只剩下计算机系统中实现这个数学函数的物理基础——电路连接。也可以这样认为:Memory Map是计算机系统(上电)复位时的预备动作,是一个将CPU所拥有的地址编码资源向系统内各个物理存储器块分配的自动过程。 Boot/Bootload Boot在计算机专业英文中的意思是“引导”,它是计算机系统(上电)复位后CPU的第一个机器动作。那么,Boot引导的是什么呢?简要地说,Boot就是引导CPU如何装入机器指令。最简单的Boot动作就是8位单片机系统复位后从复位向量中取出跳转指令,转移到用户程序代码段执行的这个过程。通常,在计算机系统中,(上电)复位后除了执行Boot动作,还跟随着一个Load过程。一般情况下,该Load从低速非易失性存储器中“搬运”一些数据到高速易失性存储器中。Boot和Load连续执行,一气呵成,我们称之为Bootload。最典型的例子之一就是DSP实时信号处理系统,系统上电后,将存储在EEPROM中的实时信号处理程序复制到系统的RAM中,然后CPU直接从RAM中读取机器指令运行。R
emap Remap与计算机的异常处理机制是紧密相关的。完整的计算机系统必须具备异常处理能力。当异常产生时,CPU在硬件驱动机制下跳转到预先设定的存储器单元中,取出相应的异常处理程序的入口地址, 并根据该入口地址进入异常处理程序。这个保存有异常处理程序入口地址的存储器单元就是通常所说的“异常入口”,单片机系统中也叫“中断入口”。实际的计算机系统有多种类型的异常,CPU设计人员为了简化芯片设计,一般将所有的异常入口集中起来置于非易失性存储器中,并在系统上电时映射到一个固定的连续地址空间上。位于这个地址空间上的异常入口集合就是“异常向量表”。系统上电后的异常向量表是从低速非易失性存储器映射得到的。随着处理器速度的不断提高,很自然地,人们希望计算机系统在异常处理时也充分发挥出CPU的处理能力,而非易失性存储器的读取速度使得CPU只能以多个空闲等待同期来获取异常向量,这样就限制了CPU计算能力的充分发挥。尤其是非易失性存储器位宽小于CPU位宽时,这种负面的影响更加明显。于是,Remap技术被引入,以提高系统对异常的实时响应能力。从Remap这个英文单词的构成不难看出,它是对此前已确立的存储器映射的再次修改。从本质上讲,Map和Remap是一样的,都是将地址编码资源分配给存储器块,只不过二者产生的时间不同:前者在系统上电的时刻发生,是任何计算机系统都必需的;而后者在系统上电后稳定运行的时刻发生,对计算机系统设计人员来说是可选的。典型的8位单片机系统中,就没有使用Remap技术。完整的Remap过程实际上通常始于系统的Bootload过程。具体执行动作为:Bootload将非易失性存储器中的异常向量复制到高速易失性存储器块的一端,然后执行Remap命令,将位于高速易失性存