改自：https://blog.csdn.net/gameit/article/details/13169405
*C2描述的不对，bit[31-14]才是TTB,不是所有的bit去存储ttb。
很明显，从C7开始，博主已经懒得打字了，直接书本截图*
MCR{cond} coproc，opcode1，Rd，CRn，CRm，opcode2 MRC {cond} coproc，opcode1，Rd，CRn，CRm，opcode2 coproc 指令 *** 作的协处理器名.标准名为pn,n,为0~15 opcode1 协处理器的特定 *** 作码. 对于CP15寄存器来说，opcode1永远为0，不为0时， *** 作结果不可预知 Rd 作为元寄存器的ARM寄存器。
其值被读写到得协处理器寄存器中。
<Rd>不能为PC。
当其为PC时。
指令 *** 作结果不可预知。
CRn 存放第1个 *** 作数的协处理器寄存器. CRm 存放第2个 *** 作数的协处理器寄存器. （用来区分同一个编号的不同物理寄存器，当不需要提供附加信息时，指定为C0） opcode2 可选的协处理器特定 *** 作码. （用来区分同一个编号的不同物理寄存器，当不需要提供附加信息时，指定为0）
- 在基于ARM的嵌入式系统中，存储系统通常是通过系统控制协处理器CP15完成的。
- CP15可以包含16个32位的寄存器，其编号为0-15。
实际上对于某些编号的寄存器可能对应有多个物理寄存器。
在指令中指定特定的标志位来区分这些物理寄存器。
有些类似于ARM寄存器中，处于不同的处理器模式时，ARM某些寄存器可能不同。
寄存器编号
基本作用
在 MMU 中的作用
在 PU 中的作用
0
ID 编码（只读）
ID 编码和 cache 类型
1
控制位（可读写）
各种控制位
2
存储保护和控制
地址转换表基地址
Cachability 的控制位
3
存储保护和控制
域访问控制位
Bufferablity 控制位
4
存储保护和控制
保留
保 留
5
存储保护和控制
内存失效状态
访问权限控制位
6
存储保护和控制
内存失效地址
保护区域控制
7
高速缓存和写缓存
高速缓存和写缓存控制
8
存储保护和控制
TLB 控制
保 留
9
高速缓存和写缓存
高速缓存锁定
10
存储保护和控制
TLB 锁定
保 留
11
保留
12
保留
13
进程标识符
进程标识符
14
保留
15
因不同设计而异
因不同设计而异
因不同设计而异
opcode2 编码
对应的标识符号寄存器
0b000
主标识符寄存器
0b001
cache类型标识符寄存器
其 他
保留
对于AMR7之后的处理器，其主标示符编码格式如下 ：
30 24
23 20
19 16
15 4
3 0
由生产商确定
产品子编号
ARM 体系版本号
产品主编号
处理器版本号
位
说 明
位 [3: 0]
生产商定义的处理器版本号
位 [15: 4]
生产商定义的产品主编号
其中最高 4 位即位 [15:12] 可能的取值为0x0~0x7 但不能是 0x0 或 0x7
因为：
0x0表示 ARM7之前的处理器
0x7 表示ARM7处理器
位 [19: 16]
ARM 体系的版本号，可能的取值如 下：
0x1 ARM 体系版本 4
0x2 ARM 体系版本 4T
0x3 ARM 体系版本 5
0x4 ARM 体系版本 5T
0x5 ARM 体系版本 5TE
其他 由 ARM 公司保留将来使用
位 [23: 20]
生产商定义的产品子编号。
当产品主编号相同时，使用子编号来区分不同的产品子类，如产品中不 同的高速缓存的大小等
位 [31: 24]
生产厂商的编号，现在已经定义的有以下值：
0x41 =A ARM 公司
0x44 =D Digital Equipment 公司
0x69 =I intel 公司
31 29
28 25
24
23 12
11 0
000
属性字段
S
数据 cache 相关属性
指令cache 相关属性
各部分的编码详细含义如下表所示：
位
含义
位 [28: 25]
主要用于定义对于写回类型的cache的一些属性
位 [24]
定义系统中的数据 cache 和指令 cache 是分开的还是统一的：
0 系统的数据 cache 和指令 cache 是统一的；
1 系统的数据 cache 和指令 cache 是分开的
位 [23: 12]
定义数据 cache 的相关属性
如果位 [24] 为 0 ，本字段定义整个cache 的属性
位 [31: 24]
定义指令 cache 的相关属性
如果位 [24] 为 0 ，本字段定义整个cache 的属性
- 控制字段位 [28 ： 25] 的含义
cache 类型标识符寄存器的控制字段位 [28 ： 25]：
编 码
cache 类型
cache 内容清除方法
cache 内容锁定方法
0b0000
写通类型
不需要内容清除
不支持内容锁定
0b0001
写回类型
数据块读取
不支持内容锁定
0b0010
写回类型
由寄存器 C7 定义
不支持内容锁定
0b0110
写回类型
由寄存器 C7 定义
支持格式 A
0b0111
写回类型
由寄存器 C7 定义
支持格式 B
- 控制字段位 [23 ： 12] 及控制字段位 [11 ： 0] 含义
11 9
8 6
5 3
2
1 0
000
cache 容量
cache 相联特性
M
块大小
其中bits[1:0]含义如下：
编 码
cache 块大小
0b00
2 个 字（ 8 字节）
0b01
4 个 字（ 16 字节）
0b10
8 个 字（ 32 字节）
0b11
16 个 字（ 64 字节）
其中bits[5:3]含义如下：
编 码
M=0 时含义
M=1 时含义
0b000
1 路 相联（直接映射）
没有 cache
0b001
2 路 相联
3 路 相联
0b010
4 路 相联
6 路 相联
0b011
8 路 相联
12 路 相联
0b100
16 路 相联
24 路 相联
0b101
32 路 相联
48 路 相联
0b110
64 路 相联
96 路 相联
0b111
128 路相联
192 路相联
其中bits[8:6]含义如下：
编 码
M=0 时含义
M=1时含义
0b000
0.5KB
0.75 KB
0b001
1 KB
1.5 KB
0b010
2 KB
3 KB
0b011
4 KB
6 KB
0b100
8 KB
12 KB
0b101
16 KB
24 KB
0b110
32 KB
48 KB
0b111
64 KB
96 KB
（二）CP15 的寄存器 C1
CP15中的寄存器C1是一个控制寄存器，它包括以下控制功能：
- 禁止或使能MMU以及其他与存储系统相关的功能
- 配置存储系统以及ARM处理器中的相关部分的工作
C1中的控制位
含义
M（bit[0]）
0 ：禁止 MMU 或者 PU
1 ：使能 MMU 或者 PU
如果系统中没有MMU及PU，读取时该位返回0，写入时忽略该位
A（bit[1]）
0 ：禁止地址对齐检查
1 ：使能地址对齐检查
C（bit[2]）
当数据cache和指令cache分开时，本控制位禁止/使能数据cache。
当数据cache和指令cache统一时，该控制位禁止/使能整个cache。
0 ：禁止数据 / 整个 cache
1 ：使能数据 / 整个 cache
如果系统中不含cache，读取时该位返回0.写入时忽略
当系统中不能禁止cache 时，读取时返回1.写入时忽略
W（bit[3]）
0 ：禁止写缓冲
1 ：使能写缓冲
如果系统中不含写缓冲时，读取时该位返回0.写入时忽略
当系统中不能禁止写缓冲时，读取时返回1.写入时忽略
P（bit[4]）
对于向前兼容26位地址的ARM处理器，本控制位控制PROG32控制信号
0 ：异常中断处理程序进入 32 位地址模式
1 ：异常中断处理程序进入26 位地址模式
如果本系统中不支持向前兼容26位地址，读取该位时返回1，写入时忽略
D（bit[5]）
对于向前兼容26位地址的ARM处理器，本控制位控制DATA32控制信号
0 ：禁止 26 位地址异常检查
1 ：使能 26 位地址异常检查
如果本系统中不支持向前兼容26位地址，读取该位时返回1，写入时忽略
L（bit[6]）
对于ARMv3及以前的版本，本控制位可以控制处理器的中止模型
0 ：选择早期中止模型
1 ：选择后期中止模型
B（bit[7]）
对于存储系统同时支持big-endian和little-endian的ARM系统，本控制位配置系统的存储模式
0 ： little endian
1 ： big endian
对于只支持little-endian的系统，读取时该位返回0，写入时忽略
对于只支持big-endian的系统，读取时该位返回1，写入时忽略
S（bit[8]）
在基于 MMU 的存储系统中，本位用作系统保护
R（bit[9]）
在基于 MMU 的存储系统中，本位用作 ROM 保护
F（bit[10]）
由生产商定义
Z（bit[11]）
对于支持跳转预测的ARM系统，本控制位禁止/使能跳转预测功能
0 ：禁止跳转预测功能
1 ：使能跳转预测功能
对于不支持跳转预测的ARM系统，读取该位时返回0，写入时忽略
I（bit[12]）
当数据cache和指令cache是分开的，本控制位禁止/使能指令cache
0 ：禁止指令 cache
1 ：使能指令 cache
如果系统中使用统一的指令cache和数据cache或者系统中不含cache，读取该位时返回0，写入时忽略。
当系统中的指令cache不能禁止时，读取时该位返回1，写入时忽略
V（bit[13]）
对于支持高端异常向量表的系统，本控制位控制向量表的位置
0 ：选择低端异常中断向量 0x0~0x1c
1 ：选择高端异常中断向量0xffff0000~ 0xffff001c
对于不支持高端异常向量表的系统，读取时该位返回0，写入时忽略
PR（bit[14]）
如果系统中的cache的淘汰算法可以选择的话，本控制位选择淘汰算法
0 ：常规的 cache 淘汰算法，如随机淘汰
1 ：预测性淘汰算法，如round-robin 淘汰算法
如果系统中cache的淘汰算法不可选择，写入该位时忽略。
读取该位时，根据其淘汰算法是否可以比较简单地预测最坏情况返回0或者1
L4（bit[15]）
对于ARM版本5及以上的版本，本控制位可以提供兼容以前的ARM版本的功能
0 ：保持 ARMv5 以上版本的正常功能
1 ：将 ARMv5 以上版本与以前版本处理器 兼容，不根据跳转地址的 bit[0] 进行 ARM 指令和 Thumb 状态切换： bit[0] 等于 0 表示 ARM 指令，等于 1 表示 Thumb 指令
Bits[31:16]）
这些位保留将来使用，应为UNP/SBZP
（三）CP15 的寄存器 C2
C2寄存器的别名：Translation table base (TTB) register
C2寄存器用来保存页表的基地址，即一级映射描述符表的基地址。
其编码格如下所示：
31 0
一级映射描述符表的基地址（物理地址）
CP15 中的寄存器 C3 定义了 ARM 处理器的 16 个域的访问权限。
31 0
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
10：保留状态（我们最好不要填写该值，以免引起不能确定的问题）
11：当前级别下，对该内存区域的访问都不进行权限检查。
这时 AP位无效
所以只有当相应域的编码为 01 时，才会根据 AP位 和协处理器CP15中的C1寄存器的R,S位进行权限检查
(五)CP15 的寄存器 C5
CP15 中的寄存器 C5 是失效状态寄存器，分为指令状态失效和数据状态失效。
MRC p15, 0, <Rd>, c5, c0, 0 访问数据失效状态寄存器
MRC p15, 0, <Rd>, c5, c0, 1 访问指令状态失效寄存器
编码格式如下所示：
31 9
8
7 4
3 0
UNP/SBZP
0
域标识
状态标识
其中，域标识bit[7:4]表示存放引起存储访问失效的存储访问所属的域。
状态标识 bit[3:0] 表示放引起存储访问失效的存储访问类型，该字段含义如下表所示（优先级由上到下递减）。
引起访问失效的原因
状态标识
域标识
C6
终 端异常（ Terminal Exception ）
0b0010
无 效
生 产商定义
中 断向量访问异常（ Vector Exception）
0b0000
无 效
有 效
地 址对齐
0b00x1
无 效
有 效
一 级页表访问失效
0b1100
无 效
有 效
二 级页表访问失效
0b1110
有 效
有 效
基 于段的地址变换失效
0b0101
无 效
有 效
基 于页的地址变换失效
0b0111
有 效
有 效
基 于段的存储访问中域控制失效
0b1001
有 效
有 效
基 于页的存储访问中域控制失效
0b1101
有 效
有 效
基 于段的存储访问中访问权限控制失效
0b1111
有 效
有 效
基 于页的存储访问中访问权限控制失效
0b0100
有 效
有 效
基 于段的 cache 预 取时外部存储系统失效
0b0110
有 效
有 效
基 于页的 cache 预 取时外部存储系统失效
0b1000
有 效
有 效
基 于段的非 cache 预 取时外部存储系统失效
0b1010
有 效
有 效
CP15 中的寄存器 C6 是失效地址寄存器，其中保存了引起存储访问失效的地址，分为数据失效地址寄存器和指令失效地址寄存器
MRC p15, 0, <Rd>, c6, c0, 0 访问数据失效地址寄存器
MRC p15, 0, <Rd>, c6, c0, 2 访问指令失效地址寄存器
编码格式如下所示：
31 0
失效地址（虚拟地址）
访问 CP15 的 C7 寄存器的指令格式如下所示： mcr p15, 0, <rd>, <c7>, crm, <opcode_2> ；<rd> 、 <crm> 和 <opcode_2> 的不同取值组合，实现不同功能 表中的数据是指Rd中的数据： （八）CP15的寄存器C8
系统协处理器CP15的寄存器C8就是清除TLB内容的相关 *** 作。
它是一个只写的寄存器。
MCR p15，0，Rd，c8，CRm，opcode_2
Rd中为要写入C8寄存器的内容，CRm和opcode_2的不同组合决定指令执行的不同 *** 作。
指令
Rd
含义
MCR p15, 0, Rd, c8, c5, 0
0
使无效整个指令TLB
MCR p15, 0, Rd, c8, c5, 1
虚拟地址
使无效指令TLB中的单个地址变换条目
MCR p15, 0, Rd, c8, c6, 0
0
使无效整个数据TLB
MCR p15, 0, Rd, c8, c6, 1
虚拟地址
使无效数据TLB中的单个地址变换条目
MCR p15, 0, <Rd>, c8, c7, 0
0
使无效整个数据和指令TLB
MCR p15, 0, <Rd>, c8, c7, 1
虚拟地址
使无效数据和指令TLB中的单个地址变换条目
MCR p15, 0, <Rd>, c12, c0, 0 ；Rd中存放要修改的异常向量基地址
31 5
4 0
异常向量基地址
Reserve
arm7,ARM9,ARM10只可以在0地址或0xffff0000中
（十）CP15的寄存器C13CP15中的寄存器C13用于快速上下文切换。
其编码格式如下所示。
访问寄存器C13的指令格式如下所示。
MCR p15, 0,<Rd>,<c13>,c0,0
MRC P15, 0,<Rd>,<c13>,c0,0
其中， 在读 *** 作时，结果中位[31：:25]返回PID，其他位 的数值是不可以预知的。
写 *** 作将设置PID的值。
当PID的值为0时，MVA = VA | (0（PID）<<25)，MVA=VA,相当于禁止了FCSE。
系统复位后PID即为0.
当PID的值不为0时，相当于使能了FCSE。
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