2-wire JTAG (он же двухпроводной JTAG, он же CompactJTAG, он же cJTAG) – это новомодный интерфейс, являющийся частью стандарта IEEE 1149.7-2009. Он обеспечивает ту же и даже большую функциональность, что и обычный JTAG (IEEE 1149.1), но использует всего два сигнала вместо четырех.

К сожалению, ни в русскоязычном, ни в англоязычном сегментах Интернета нет никакой информации об этом стандарте, кроме нескольких статей, написанных маркетологами. Тем не менее некоторое время назад мне по долгу службы пришлось с этим стандартом разобраться, и теперь у вас есть уникальный шанс ознакомится с результатами моих изысканий.

Хочу поговорить об устройстве управления памятью (Memory Management Unit, MMU). Как вы, разумеется, знаете, основной функцией MMU является аппаратная поддержка виртуальной памяти. Словарь по кибернетике под редакцией академика Глушкова говорит нам, что виртуальная память — это воображаемая память, выделяемая операционной системой для размещения пользовательской программы, ее рабочих полей и информационных массивов.

У систем с виртуальной памятью четыре основных свойства:

1. Пользовательские процессы изолированы друг от друга и, умирая, не тянут за собой всю систему
2. Пользовательские процессы изолированы от физической памяти, то есть знать не знают, сколько у вас на самом деле оперативки и по каким адресам она находится.
3. Операционная система гораздо сложнее, чем в системах без виртуальной памяти
4. Никогда нельзя знать заранее, сколько времени займет выполнение следующей команды процессора

Выгода от всех вышеперечисленных пунктов очевидна: миллионы криворуких прикладных программистов, тысячи разработчиков операционных систем и несчетное число эмбеддеров благодарны виртуальной памяти за то, что все они до сих пор при деле.

К сожалению, по какой-то причине все вышеперечисленные товарищи недостаточно почтительно относятся к MMU, а их знакомство с виртуальной памятью обычно начинается и заканчивается изучением страничной организации памяти и буфера ассоциативной трансляции (Translation Lookaside Buffer, TLB). Самое интересное при этом остается за кадром.

Наверняка вы знаете, что такое прерывания. Возможно, даже интересовались устройством процессора. Почти наверняка вы нигде не видели внятный рассказ про то, как именно процессор обнаруживает прерывание, переходит к обработчику и, самое главное, возвращается из него именно туда, куда положено.

Я писал эту статью год. Изначально она была рассчитана на хардварщиков. Понимание того, что я ее никогда не закончу, а также жажда славы и желание, чтобы ее прочло больше десяти человек, заставило меня адаптировать ее для относительно широкой аудитории, повыкидывав схемы, куски кода на Верилоге и километры временных диаграмм.

Если когда-нибудь вы задумывались над тем, что значат слова «the processor supports precise aborts» в даташите, прошу под кат.

Про кэш процессоров написано много, в том числе и на Хабре, но все больше общими словами. Предлагаю вашему вниманию конкретный пример того, как работает кэш в реальной жизни.

В качестве примера я возьму простенькую систему на кристалле, основанную на 32-битном гарвардском RISC-процессоре с одноуровневой кэш-памятью и без MMU (что-то типа ARM Cortex-R). Процессор подключен к контроллеру внешней памяти через 32-битную шину AMBA AHB, работающую на частоте процессора.