27、计算机系统中的内存管理、微控制器及数制转换

计算机系统中的内存管理、微控制器及数制转换

1. 内存管理单元（MMU）权限与异常处理

在计算机系统里，MMU 对不同特权级别的程序进行内存访问控制。特权级别 1 到 3 的权限较少，MMU 不允许程序进行超出其特权级别的内存访问。例如，可将某个内存段设置为对 1 级及以下特权级别的程序只读，而 0 级特权程序则可对其进行写入操作。MMU 中的其他寄存器还可控制诸如允许哪个特权级别禁用中断或修改 MMU 寄存器等功能。

当程序尝试进行超出其权限的操作，如向只读内存写入数据或在特权级别不足时禁用中断，MMU 会生成异常。异常类似于中断，处理方式也大致相同，但禁用中断并不会禁用异常，不过可以对 MMU 进行编程使其不生成异常。操作系统中的异常处理程序会决定如何处理非法操作。

2. 不同架构的内存管理方案

以 Motorola 的 68060 为例，其内存管理方案与 Intel 不同，但目的相同，都是通过表格将逻辑地址转换为物理地址。68060 有七个关键的 MMU 寄存器，其中一个指向管理级描述符表，一个指向用户描述符表，一个控制页面大小（4K 或 8K）等功能，还有四个寄存器分别为代码和数据提供转换信息。

3. 专用微控制器

传统的微控制器是通用设备，设计者可对其端口引脚、定时器等功能进行编程以实现特定应用。而一些新型微控制器则针对特定市场，具备专门的接口或 I/O 功能。以下是一些例子：
- Microchip rfPIC12C509AG/509AF：属于 PIG 系列微控制器，片上集成了 310 至 480MHz 的 RF 发射器。
- Microchip PIC16C781/’782：设计