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LPC2104的Boot與Remap詳解（一）－－－（原創(chuàng)）
開場白
最近在學(xué)習(xí)ARM的過程中，遇到了一些以前在8位機、16位機應(yīng)用中所沒有見過的專業(yè)術(shù)語。其中，比較困擾和麻煩的兩個名詞術(shù)語就是“Boot”與“Remap”。同時，在網(wǎng)上也經(jīng)常見到有網(wǎng)友就這兩個技術(shù)名詞提出疑問。好在當今網(wǎng)絡(luò)是如此發(fā)達，使得我們可以很快就得到許多老師和老鳥的解答。經(jīng)過這一段時間的閱讀與實踐，算是將這個概念基本給理出了個頭緒，借此機會，以自己的理解總結(jié)一下，貼到BBS上來，與廣大網(wǎng)友們分享，如有不當之處，板磚且慢，因為我貼此文的目的是拋“磚”引“玉”，不是引“磚”！Bow！
兩個專業(yè)名詞—非易失性存儲器和易失性存儲器
非易失性存儲器：指掉電后在相當長時間內(nèi)依然能有效保存數(shù)據(jù)的存儲器。如EEPROM， EPROM，F(xiàn)LASH等。
易失性存儲器： 指掉電后迅速喪失存儲能力的存儲器。如SRAM，SDRAM等。
參考讀物：3G時代存儲器眾生相（電子設(shè)計技術(shù)2005年第2期）
OK，一切就緒，Let's GO！
引言
隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)與處理器設(shè)計技術(shù)的不斷提高，嵌入式處理器的速度愈來愈快；而非易失性存儲器的讀取速度卻遠遠跟不上CPU的發(fā)展。傳統(tǒng)的單片機運行模式——機器代碼存儲在非易失性存儲器（如ROM，F(xiàn)LASH），在運行時由CPU直接從其中取出指令執(zhí)行——逐漸顯得力不從心。如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的程序運行模式，那么在絕大多數(shù)時間內(nèi)高速CPU將處于空閑等待狀態(tài)，這既浪費了CPU的計算能力，也無法實現(xiàn)高密度數(shù)據(jù)流的實時處理與傳輸。而在短期之內(nèi)，半導(dǎo)體工業(yè)界尚無法實現(xiàn)低成本的非易失性高速存儲器技術(shù)。為了解決上述處理器和非易失性存儲器之間速度不匹配的矛盾，工程師們在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)引用了Boot技術(shù)和Remap技術(shù)。而要正確理解Boot技術(shù)和Remap技術(shù)，必須先建立Memory Map（存儲器映射）的概念。
技術(shù)概念描述
Memory Map
計算機最重要的功能單元之一是Memory。Memory是眾多存儲單元的集合，為了使CPU準確地找到存儲有某個信息的存儲單元，必須為這些單元分配一個相互區(qū)別的“身份證號”，這個“身份證號”就是地址編碼。在嵌入式處理器內(nèi)，集成了多種類型的Memory，通常，我們稱同一類型的Memory為一個Memory Block。一般情況下，處理器設(shè)計者會為每一個Memory Block分配一個數(shù)值連續(xù)、數(shù)目與其存儲單元數(shù)相等、以16進制表示的自然數(shù)集合作為該Memory Block的地址編碼。這種自然數(shù)集合與Memory Block的對應(yīng)關(guān)系，就是Memory Map（存儲器映射），有時也叫Address Map（地址映射）。實際上，Address Map在字面意義上更加貼切。
需要強調(diào)的是，Memory Map是一個邏輯概念，是計算機系統(tǒng)在（上電）復(fù)位后才建立起來的。Memory Map相當于這樣一個數(shù)學(xué)函數(shù)：函數(shù)的輸入量是地址編碼，輸出量被尋址單元中的數(shù)據(jù)。當計算機系統(tǒng)掉電后或復(fù)位時，這個數(shù)學(xué)函數(shù)不復(fù)存在，只剩下計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)這個數(shù)學(xué)函數(shù)的物理基礎(chǔ)——電路連接。也可以這樣認為：Memory Map是計算機系統(tǒng)（上電）復(fù)位時的預(yù)備動作，是一個將CPU所擁有的地址編碼資源向系統(tǒng)內(nèi)各個物理存儲器塊分配的自動過程。
Boot/Bootload
Boot在計算機專業(yè)英文中的意思是“引導(dǎo)”，它是計算機系統(tǒng)（上電）復(fù)位后CPU的第一個機器動作。那么，Boot引導(dǎo)的是什么呢？簡要地說，Boot就是引導(dǎo)CPU如何裝入機器指令。最簡單的Boot動作就是8位單片機系統(tǒng)復(fù)位后從復(fù)位向量中取出跳轉(zhuǎn)指令，轉(zhuǎn)移到用戶程序代碼段執(zhí)行的這個過程。
通常，在計算機系統(tǒng)中，（上電）復(fù)位后除了執(zhí)行Boot動作，還跟隨著一個Load過程。一般情況下，該Load從低速非易失性存儲器中“搬運”一些數(shù)據(jù)到高速易失性存儲器中。Boot和Load連續(xù)執(zhí)行，一氣呵成，我們稱之為Bootload。最典型的例子之一就是DSP實時信號處理系統(tǒng)，系統(tǒng)上電后，將存儲在EEPROM中的實時信號處理程序復(fù)制到系統(tǒng)的RAM中，然后CPU直接從RAM中讀取機器指令運行。
Remap
Remap與計算機的異常處理機制是緊密相關(guān)的。
完整的計算機系統(tǒng)必須具備異常處理能力。當異常產(chǎn)生時，CPU在硬件驅(qū)動機制下跳轉(zhuǎn)到預(yù)先設(shè)定的存儲器單元中，取出相應(yīng)的異常處理程序的入口地址， 并根據(jù)該入口地址進入異常處理程序。這個保存有異常處理程序入口地址的存儲器單元就是通常所說的“異常入口”，單片機系統(tǒng)中也叫“中斷入口”。實際的計算機系統(tǒng)有多種類型的異常，CPU設(shè)計人員為了簡化芯片設(shè)計，一般將所有的異常入口集中起來置于非易失性存儲器中，并在系統(tǒng)上電時映射到一個固定的連續(xù)地址空間上。位于這個地址空間上的異常入口集合就是“異常向量表”。
系統(tǒng)上電后的異常向量表是從低速非易失性存儲器映射得到的。隨著處理器速度的不斷提高，很自然地，人們希望計算機系統(tǒng)在異常處理時也充分發(fā)揮出CPU的處理能力，而非易失性存儲器的讀取速度使得CPU只能以多個空閑等待同期來獲取異常向量，這樣就限制了CPU計算能力的充分發(fā)揮。尤其是非易失性存儲器位寬小于CPU位寬時，這種負面的影響更加明顯。于是，Remap技術(shù)被引入，以提高系統(tǒng)對異常的實時響應(yīng)能力。
從Remap這個英文單詞的構(gòu)成不難看出，它是對此前已確立的存儲器映射的再次修改。從本質(zhì)上講，Map和Remap是一樣的，都是將地址編碼資源分配給存儲器塊，只不過二者產(chǎn)生的時間不同：前者在系統(tǒng)上電的時刻發(fā)生，是任何計算機系統(tǒng)都必需的；而后者在系統(tǒng)上電后穩(wěn)定運行的時刻發(fā)生，對計算機系統(tǒng)設(shè)計人員來說是可選的。典型的8位單片機系統(tǒng)中，就沒有使用Remap技術(shù)。
完整的Remap過程實際上通常始于系統(tǒng)的Bootload過程。具體執(zhí)行動作為：Bootload將非易失性存儲器中的異常向量復(fù)制到高速易失性存儲器塊的一端，然后執(zhí)行Remap命令，將位于高速易失性存儲器中的異常向量塊映射到異常向量表地址空間上。此后，系統(tǒng)若產(chǎn)生異常，CPU將從已映射到異常微量表地址空間的高速非易失性存儲器中讀取異常向量。具體到典型的ARM7嵌入式系統(tǒng)中，就是由Bootload程序?qū)⑵瑑?nèi)或片外的Flash/ROM中的異常向量復(fù)制到片內(nèi)的SRAM中指定的存在器單元中，然后再執(zhí)行Remap命令。由于片內(nèi)的SRAM數(shù)據(jù)位寬通常與CPU數(shù)據(jù)位寬相等，因而CPU可以無等待地全速跳入異常處理程序，獲得最佳的實時異常響應(yīng)。
LPC2000的Boot和Remap解析
從上面的技術(shù)描述中可知，典型的Boot、Memory Map和Remap的時間順序應(yīng)該是：Memory Map－〉Boot－〉Remap。但是，LPC2000處理器中這三個動作的順序卻有一點不同，依次為Memory Map－〉Remap－
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