存储器地址映射
S7-200地址映射
S7-200 通过以下方式支持Modbus 通信协议：。
S7-200 CPU 上的通信口0（Port 0）通过指令库支持Modbus RTU 从站模式。
S7-200 CPU 上的通讯口0 和1 （Port 0 和Port 1）通过指令库支持Modbus RTU 主站模式。
S7-200 CPU 通过EM241 模块的Modem 接口支持Modbus RTU 模式通过S7-200 CPU 通信口的自由口模式实现Modbus 通信协议，可以通过无线数据电台等慢速通信设备传输。
这为组成S7-200 之间的简单无线通信网络提供了便利。
详细情况请参考《S7-200系统手册》（2002 年10 月或以后版本）的相应章节。
Modbus 是公开通信协议，其最简单的串行通信部分仅规定了在串行线路的基本数据传输格式，在OSI 七层协议模型中只到1，2 层。
Modbus 具有两种串行传输模式，ASCII 和RTU。
它们定义了数据如何打包、解码的不同方式。
支持Modbus 协议的设备一般都支持RTU 格式。
通信双方必须同时支持上述模式中的一种。
Modbus 是一种单主站的主/从通信模式。
Modbus 网络上只能有一个主站存在，主站在Modbus 网络上没有地址，从站的地址范围为0 - 247，其中0 为广播地址，从站的实际地址范围为1 - 247。
Modbus 通信标准协议可以通过各种传输方式传播，如RS232C、RS485、光纤、无线电等。
在S7-200 CPU 通信口上实现的是RS485 半双工通信，使用的是S7-200 的自由口能。
详细的协议和规范，请访问Modbus 组织的网站：西门子在Micro/WIN V4.0 SP5 中正式推出Modbus RTU 主站协议库（西门子标准库指令）。
注意：1. Modbus RTU 主站指令库的功能是通过在用户程序中调用预先编好的程序功能块实现的，该库对Port 0 和Port 1 有效。
MMU所起的作用
MMU所起的作用
一、名词解释
①逻辑地址（虚拟地址）
用户程序经编译、链接以后形成的每条指令或数据单元的地址，这些地址都是相对于某个基地址来编制的。
②逻辑地址空间
某个用户程序的虚拟地址的集合。
③物理地址（绝对地址）
处理机能直接访问的存储器地址。
④物理地址空间
物理地址空间是指进程在内存中一系列存储信息的物理单元的集合。
物理地址空间也叫存储空间，存储空间与地址空间既相互关联，又相互独立，是内存管理的核心概念。
二、MMU所起的作用
1.内存分配和回收
使各作业或进程各得其所
2.内存保护
内存保护就是确保多个进程都在各自分配到内存区域内操作，互不干扰，防止一个进程破坏其他进程的信息。
3.内存扩充
内存“扩充”包含了存储器利用的提高和扩充两方面的内容。
为用户提供比内存物理空间大得多的地址空间。
比较典型的内存扩充是虚拟存储器。
4.地址映射
地址映射就是将进程的逻辑地址变换为内存中的物理地址。
我们需要实现从逻辑地址到物理地址的变换，即实现从虚地址到实地址的变换。
这种变换就是重定位。
英飞凌tricore用户手册 第8章 存储映射
PCP存储器(表 8-5)。
• 移动段15内的SCU地址映射，因为SCU现需求2×256字节。
• 移动段15内的ADC和FADC地址映射，因为那些模块现需要要更多的256字节片段。
• 调整了存储器和flash大小(SPRAM, LDRAM, CRAM, PRAM, PFlash, DFlash)。
• 增加了指令/数据Cache配置说明。
保留
8FE7 0000H - 32 Kbyte 在线数据获取
8FE7 7FFFH
(OLDA)
8FE7 8000H - 32 Kbyte 保留 8FE7 FFFFH
访问类型
读
写1)
MPN 强制中 MPN 强制
断
中断
SPBBE SPBBE
访问
访问1)
LMBBE & SPBBE
LMBBE & SPBBE
LMBBE & SPBBE
TC1728
存储映射
8
存储映射
本章将概述TC1728的存储映射，并从两种不同片上总线的角度描述各单元、存储器和 保留区域的地址分配和访问权限。
TC1728中包含以下存储器单元
• 程序存储器单元(PMU)包含： – 1.5Mbyte 程序Flash 存储器(PFLASH) – 64 KB 数据Flash 存储器(DFLASH) – 16 KB Boot ROM(BROM) – 8KB 重叠存储器 (OVRAM1))
1)DMA 包括： DMA 移动引擎 以及类似于MLI模块的连接到DMA外设接口
用户手册
8-3
存储映射， V1.91
V1.0, 2011-12
TC1728
表8-2 到表8-4 中地址映射所使用的缩写和术语定义见表8-1。
简述直接映射,全相联映射,组相联映射的优缺点
简述直接映射,全相联映射,组相联映射的优缺点直接映射、全相联映射和组相联映射是计算机存储器中用于映射主存地址到缓存地址的三种主要技术。
这三种映射技术各有优缺点，下面将对它们进行简要说明。
1. 直接映射：直接映射是最简单的映射技术，将主存中的每个存储块映射到缓存中的固定位置。
例如，一个具有16个存储块的主存，可以被映射到一个具有8个存储块的缓存中。
在直接映射中，主存地址的一部分用于确定缓存中的位置，而另一部分用于确定在这个位置上存储的数据。
优点：- 简单易理解和实现。
- 可以利用处理器的局部性原理，减少缓存失效的概率。
缺点：- 缓存利用率低，因为可能会出现多个存储块映射到缓存中的同一个位置，导致缓存冲突。
- 缓存冲突可能会导致性能下降，因为处理器可能需要等待缓存读写操作完成。
2. 全相联映射：全相联映射将主存中的每个存储块映射到缓存中的任意位置。
在全相联映射中，主存地址的一部分用于确定缓存中的位置，而另一部分用于确定在这个位置上存储的数据。
优点：- 不存在缓存冲突，因为每个存储块都可以映射到缓存的任意位置。
- 缓存利用率高，因为存储块可以更灵活地映射到缓存中。
缺点：- 相对复杂，需要额外的硬件支持来实现全相联映射。
- 性能开销较大。
3. 组相联映射：组相联映射结合了直接映射和全相联映射的优点，将主存中的存储块划分为多个组，然后在每个组内进行全相联映射。
优点：- 兼具直接映射和全相联映射的优点。
- 较高的缓存利用率，减少缓存失效的概率。
缺点：- 较复杂，并需要更多的硬件支持。
- 某些特定的存储块可能会映射到同一个组中，导致缓存冲突。
总结：- 直接映射技术简单易实现，但缓存利用率较低且容易发生缓存冲突。
- 全相联映射技术不存在缓存冲突，但实现较为复杂，性能开销较大。
- 组相联映射技术结合了直接映射和全相联映射的优点，具有较高的缓存利用率和较低的冲突率，但也增加了一定的硬件开销。
参考内容：- 《计算机系统设计与优化》- 李春阳，机械工业出版社，2018年- 《计算机组成与设计：硬件/软件接口》- David A. Patterson、John L. Hennessy，机械工业出版社，2017年- 《计算机体系结构》- 现代教材编写组，清华大学出版社，2014年。
段式存储管理
段的共享比页的共享更容易。
4 段式存储管理方案小结
优点： 便于动态申请内存 管理和使用统一化 便于共享 便于动态链接
缺点：产生碎片
操作系统
10K
10K
逻辑地址
Y
段表
d < m?
+
段 长
N
访内地址
地址越界，发生中断
说明
段地址映射过程为： 程序地址字送入虚地址寄存器VR中。 取出段号s和段内位移d。 根据段表首址指针找到段表，查找段号为s 的表目，得到该段的首地址。 把段首地址与段内位移d相加，形成内存地 址送入MR中，并以此地址访问内存。
同的区域，称为物理段，每个物理段由起始 地址和长度确定 内存分配
以段为单位分配内存，每一个段在内存中 占据连续空间(内存随机分割，需要多少分配 多少)，但各段之间可以不连续存放。
2 段地址映射
1) 地址映射数据结构
段地址映射的数据结构有段表、段表首址指 针和段表的长度。段表首址指针和段表长度 存放在进程自己的PCB中。段表一般包括有段 的长度、段的首址和存取状态等信息。
每一进程有一个段表，程序的每一个段在段 表中占用一个表目。
段号 0 1
2
段首址 58K 100K 260K
段长度 20K 110K 140K
2 段地址映射
2)段地址变换:段地址变换由硬件地址变换机构完成
段表长 段表地址
内存
L
B 段 表 段长 内存始址
寄存器
… ……
比较
S Lb ...
d>=L
比较
地址越界
b+d
F2812存储器映射及CMD详解
2812存储器映射及CMD2812存储器映射2812具有32位的数据地址和22位的程序地址，总地址空间可以达到4M的数据空间和4M的程序空间。
32位的数据地址，就是能访问2的32次，是4G，而22位的程序地址，就是能访问2的22次，是4M。
其实，2812可寻址的数据空间最大是4G，但是实际线性地址能达到的只有4M，原因是2812的存储器分配采用的是分页机制，分页机制采用的是形如0 xXXXXXXX的线性地址，所以数据空间能寻址的只有4M。
2812的存储器被划分成了下面的几个部分：1. 程序空间和数据空间。
2812所具有的RAM、ROM和FLASH都被统一编址，映射到了程序空间和数据空间，这些空间的作用就是存放指令代码和数据变量。
2. 保留区。
数据空间里面某些地址被保留了，作为CPU的仿真寄存器使用，这些地址是不向用户开放的。
3.CPU中断向量。
在程序空间里也保留了64个地址作为CPU的32个中断向量。
通过CPU寄存器ST1中的VMAP位来将这一段地址映射到程序空间的底部或者顶部。
映射和空间的统一编址F2 812内部的映射空间低地址空间高地址空间2812CMD详解CMD：command命令，顾名思义就是命令文件指定存储区域的分配.2812的CMD采用的是分页制，其中PAGE0用于存放程序空间，而PAGE1用于存放数据空间。
1.）#pragma ，CODE_SECTION和DATA_SECTION伪指令#pragma DATA_SECTION(funcA,"dataA"); ------ 函数外声明将funcA数据块定位于用户自定义的段"dataA"中 ------ 需要在CMD中指定dataA段的物理地址2.）MEMORY和SECTIONS是命令文件中最常用的两伪指令。
MEMORY伪指令用来表示实际存在目标系统中的可以使用的存储器范围，在这里每个存储器都有自己的名字，起始地址和长度。
主存与cache的地址映射关系
主存与Cache的地址映射CPU对存储器的访问，通常是一次读写一个字单元。
当CPU访Cache不命中时，需将存储在主存中的字单元连同其后若干个字一同调入Cache中，之所以这样做，是为了使其后的访存能在Cache中命中。
因此，主存和Cache之间一次交换的数据单位应该是一个数据块。
数据块的大小是固定的，由若干个字组成，且主存和Cache的数据块大小是相同的。
从Cache-主存层次实现的目标看，一方面既要使CPU的访存速度接近于访Cache的速度，另一方面为用户程序提供的运行空间应保持为主存容量大小的存储空间。
在采用Cache-主存层次的系统中，Cache对用户程序而言是透明的，也就是说，用户程序可以不需要知道Cache的存在。
因此，CPU每次访存时，依然和未使用Cache的情况一样，给出的是一个主存地址。
但在Cache-主存层次中，CPU首先访问的是Cache，并不是主存。
为此，需要一种机制将CPU的访主存地址转换成访Cache地址。
而主存地址与Cache地址之间的转换是与主存块与Cache块之间的映射关系紧密联系的，也就是说，当CPU访Cache未命中时，需要将欲访问的字所在主存中的块调入Cache中，按什么样的策略调入，直接影响到主存地址与Cache地址的对应关系，这也就是本小节要解决的主存与Cache的地址映射问题。
主要有三种地址映射方式，分别为全相联映射、直接相联映射和组相联映射。
1. 全相联映射全相联映射是指主存中任一块都可以映射到Cache中任一块的方式，也就是说，当主存中的一块需调入Cache时，可根据当时Cache的块占用或分配情况，选择一个块给主存块存储，所选的Cache块可以是Cache中的任意一块。
例如，设Cache共有2C块，主存共有2M块，当主存的某一块j需调进Cache中时，它可以存入Cache的块0、块1、…、块i、… 或块2C -1的任意一块上。
如图4-28所示。
HMI和PLC地址映射关系
HMI和PLC地址映射关系PLC存储器和HMI地址映射关系 PLC HMI%MX0.7…%MX0.0 %MB0%MW0%MD0%MD0%MW0%MW0:X7…%MW0:X0%MX1.7…%MX1.0 %MB1 %MW0:X15…%MW0:X8%MX2.7…%MX2.0 %MB2%MW1%MD1%MW1%MW1:X7…%MW1:X0%MX3.7…%MX3.0 %MB3 %MW1:X15…%MW1:X8%MX4.7…%MX4.0 %MB4%MW2%MD1%MD2%MW2%MW2:X7…%MW2:X0%MX5.7…%MX5.0 %MB5 %MW2:X15…%MW2:X8%MX6.7…%MX6.0 %MB6%MW3%MW3%MW3:X7…%MW3:X0%MX7.7…%MX7.0 %MB7 %MW3:X15…%MW3:X8HMI Control存储器的双⼦与PLC存储的双字之⽐为2如：HMI Control的%MD2存储器区域与PLC的%MD1存储器区域对应HMI Control的%MD20存储器区域与PLC的%MD10存储器区域对应HMI Control的%MW0:9存储器区域与PLC的%MX1.1存储器区域对应，因为PLC存储器中的简单⼦分为2个不通同的字节。
最近有些“⼤虾”使⽤Somachine时，程序编写得特别有“个性”，PLC存储器出现了%MX0.119，%MX0.100，%MX0.319，%MX1.100，%MX2.100，编写到此时问题就出现了，这些变量所对应的HMI地址映射关系呢？经过试验测试，总结出以下“⾮官⽅”规律：1、%MX0.119所对应的HMI地址为=7…7 %MX0.119→%MW7:X7=6…4 %MX0.100→%MW6:X4=19…15 %MX0.319→%MW19:X152、%MX1.100所对应的HMI地址为=6…4 %MX1.100→%MW6:X4+1x(X8)= %MW6:X4+X8=%MW6:X12%MX1.100→%MW6:X123、%MX2.100所对应的HMI地址为=6…4 %MX2.100→%MW6:X4+2x(X8)= %MW6:X4+X16=%MW7:X4 %MX2.100→%MW7:X4。
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通过赋予每个任务不同的虚拟–物理地址转换映射,支持不同任务之间的保护。
地址转换函数
在每一个任务中定义,在一个任务中的虚拟地址空间映射到物理内存的一个部分,而另一个任务的虚拟地址空间映射到物理存储器中的另外区域。
...
就是把一个地址连接到另一个地址。
例如，内存单元A的地址为X，把它映射到地址Y，这样访问Y时，就可以访问到A 了。
当然，访问原来的地址X，也可以访问到A。
再如，在C语言等高级语言里面没有访问IO的指令，所以那样的话在C里面就无法访问IO，只能通过嵌入汇编或者通过调用系统函数来访问IO了。
采用IO映射后就不同了，因为IO空间和内存空间本来不同，有不同的访问指令，那么，将IO空间映射到内存空间，就可以通过使用访问内存的方法来访问IO了，例如在C语言里面可以通过指针来访问内存
单元，从而访问到被映射的IO。
存储器映射是指把芯片中或芯片外的FLASH，RAM，外设，BOOTBLOCK等进行统
一编址。
即用地址来表示对象。
这个地址绝大多数是由厂家规定好的，用户只能用而不能改。
用户只能在挂外部RAM或FLASH的情况下可进行自定义。
ARM7TDMI的存储器映射可以有0X00000000~0XFFFFFFFF的空间，即4G的映射空间，但所有器件加起来肯定是填不满的。
一般来说，0X00000000依次开始存放FLASH——0X00000000，SRAM——0X40000000，BOOTBLOCK，外部存储器0X80000000，VPB（低速外设地址，如GPIO，UART）——0XE0000000，AHB（高速外设：向量中断控制器，外部存储器控制器）——从0XFFFFFFFF回头。
他们都是从固定位置开始编址的，而占用空间又不大，如AHB只占2MB，所以从中间有很大部分是空白区域，用户若使用这些空白区域，或者定义野指针，就可能出现取指令中止或者取数据中止。
由于系统在上电复位时要从0X00000000 开始运行，而第一要运行的就是厂家固化在片子里的BOOTBLOCK，这是判断运行哪个存储器上的程序，检查用户代码是否有效，判断芯片是否加密，芯片是否IAP（在应用编程），芯片是否ISP（在系统编程），所以这个BOOTBLOCK要首先执行。
而芯片中的BOOTBLOCK不能放在FLASH的头部，因为那要存放用户的异常向量表的，以便在运行、中断时跳到这来找入口，所以BOOTBLOCK只能放在FLSAH尾部才能好找到，呵呵。
而ARM7的各芯片的FLASH大小又不一致，厂家为了BOOTBLOCK在芯片中的位置固定，就在编址的2G靠前编址的位置虚拟划分一个区域作为BOOTBLOCK 区域，这就是重映射，这样访问<2G即<0X80000000的位置时，就可以访问到在FLASH尾部的BOOTBLOCK 区了。
BOOTBLOCK运行完就是要运行用户自己写的启动代码了，而启动代码中最重要的就是异常向量表，这个表是放在FLASH的头部首先执行的，而异常向量表中要处理多方面的事情，包括复位、未定义指令、软中断、预取指中止、数据中止、IRQ（中断) ,FIQ (快速中断），而这个异常向量表是总表，还包括许多分散的异常向量表，比如在外部存储器，BOOTBLOCK，SRAM中固化的，不可能都由用户直接定义，所以还是需要重映射把那些异常向量表的地址映到总表中。
为存储器分配地址的过程称为存储器映射，那么什么叫存储器重映射呢？为了增加系统的灵活性，系统中有部分地址可以同时出现在不同的地址上，这就叫做存储器重映射。
重映射主要包括引导块―Boot Block‖重映射和异常向量表的重映射。
1.引导块―Boot Block‖及其重映射Boot Block是芯片设计厂商在LPC2000系列ARM内部固化的一段代码，用户无法对其进行修改或者删除。
这段代码在复位时被首先运行，主要用来判断运行哪个存储器上面的程序，检查用户代码是否有效，判断芯片是否被加密，系统的在应用编程（IAP）以及在系统编程功能（ISP）等。
Boot Block存在于内部Flash，LPC2200系列大小为8kb，它占用了用户的Flash空间，但也有其他的LPC系列不占用FLash空间的，而部分没有内部Flash空间的ARM处理器仍然存在Boot Block。
重映射的原因：Boot
Block中有些程序可被用户调用，如擦写片内Flash的IAP代码。
为了增加用户代码的可移植性，所以最好把Boot Block的代码固定的某个地址上。
但由于各芯片的片内Flash大小不尽相同，如果把Boot Block的地址安排在内部Flash结束的位置上，那就无法固定Boot Block的地址。
为了解决上面的问题，于是芯片厂家将Boot Block的地址重映射到片内存储器空间的最高端，即接近2Gb的地方，这样无论片内存储器的大小如何，都不会影响Boot Block的地址。
因此当Boot Block中包含可被用户调用的IAP操作的代码时，不用修改IAP 的操作地址就可以在不同的LPC系列的ARM上运行了。
2.异常向量表及其重映射ARM 内核在发生异常后，会使程序跳转到位于0x0000~0x001C的异常向量表处，再经过向量跳转到异常服务程序。
但ARM单条指令的寻址范围有限，无法用一条指令实现4G范围的跳转，所以应在其后面的0x0020~0x003F地址上放置跳转目标，这样就可以实现4G范围内的任意跳转，因此一个异常向量表实际上占用了16个字的存储单元。