【正文】 處理器結(jié)構(gòu)PowerPC軟件結(jié)構(gòu)概述 PowerPC處理器增持實(shí)模式和虛擬模式兩種地址轉(zhuǎn)換模式。在實(shí)模式下，程序直接尋址物理存儲(chǔ)器；在虛擬模式下，程序地址虛擬存儲(chǔ)器和虛擬存儲(chǔ)器的地址通過處理器轉(zhuǎn)換為物理存儲(chǔ)器的地址。這使程序可以訪問更大的地址空間 。 通過加載和存儲(chǔ)指令支持?jǐn)?shù)據(jù)尋址，其尋址模式有 ： 1)通過立即索引的寄存器間接尋址； 2)通過索引的寄存器間接尋址； 3)寄存器間接尋址。PowerPC處理器結(jié)構(gòu)PowerPC軟件結(jié)構(gòu)概述 在分支指令中使用下面的分支尋址模式中的一種 ： 1)相對(duì)分支（分支相對(duì)當(dāng)前指令的地址）； 2)絕對(duì)分支（分支在存儲(chǔ)器中的絕對(duì)地址）； 3)連接寄存器分支（分支地址保存在連接寄存器中） 。 4)計(jì)數(shù)寄存器分支（分支地址保存在計(jì)數(shù)寄存器中） .PowerPC處理器結(jié)構(gòu)PowerPC 寄存器 PowerPC 的寄存器分為兩類： 1)用戶寄存器； 2)特權(quán)寄存器；PowerPC處理器結(jié)構(gòu)PowerPC 寄存器 通用寄存器（ GPR） 用戶指令集體系結(jié)構(gòu)規(guī)定，所有實(shí)現(xiàn)都有 32 個(gè) GPR（從 GPR0 到 GPR31）。 GPR 是所有整數(shù)操作的源和目的，也是所有加載 /存儲(chǔ)操作的地址操作數(shù)的源。 GPR 還提供對(duì) SPR 的訪問。所有 GRP 都是可用的，只有一種情況例外：在某些指令中， GPR0 只是代表數(shù)值 0，而不會(huì)去查找 GPR0 的內(nèi)容。 PowerPC處理器結(jié)構(gòu)PowerPC 寄存器 專用寄存器（ SPR）組 用戶級(jí)的 SPR組包括 SPRG4SPRG7，需要系統(tǒng)服務(wù)的支持才可以由應(yīng)用程序讀寫的 SPR 包括時(shí)基（ Time Base）和其他各種可能支持的計(jì)時(shí)器。 PowerPC處理器結(jié)構(gòu)PowerPC 寄存器 鏈接寄存器（ Link Register， LR） 這個(gè)寄存器存放的是函數(shù)調(diào)用結(jié)束處的返回地址 。某些轉(zhuǎn)移指令可以自動(dòng)加載 LR 到轉(zhuǎn)移之后的指令。每個(gè)轉(zhuǎn)移指令編碼中都有一個(gè) LK 位。如果 LK 為 1，轉(zhuǎn)移指令就會(huì)將程序計(jì)數(shù)器移為 LR 中的地址。而且，條件轉(zhuǎn)移指令 bclr 轉(zhuǎn)移到 LR 中的值 。 定點(diǎn)異常寄存器（ FixedPoint Exception Register，XER） 這個(gè)寄存器存放整數(shù)運(yùn)算操作的進(jìn)位以及溢出信息 。它還存放某些整數(shù)運(yùn)算操作的進(jìn)位輸入以及加載和存儲(chǔ)指令（ lswx 和 stswx ） 中傳輸?shù)淖止?jié)數(shù) 。 PowerPC處理器結(jié)構(gòu)PowerPC 寄存器 計(jì)數(shù)寄存器（ Count Register， CTR） 這個(gè)寄存器中存放了一個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)器，會(huì)隨特定轉(zhuǎn)移操作而遞減。條件轉(zhuǎn)移指令 bcctr 轉(zhuǎn)移到 CTR 中的值 。 條件寄存器（ Condition Register， CR） 這個(gè)寄存器分為八個(gè)字段，每個(gè)字段 4 位。PowerPC處理器結(jié)構(gòu)特權(quán)寄存器 機(jī)器狀態(tài)寄存器（ Machine State Register， MSR） MSR包含了那些控制處理器運(yùn)行狀態(tài)的位域，這些位只能被特許的軟件訪問 核配置寄存器（ Core Configuration Register， CCR） 該寄存器在 Vitex4以上版本有， CCR寄存器的一些額外的控制比特用于使能奇偶校驗(yàn)。 CCR1用于使能奇偶錯(cuò)誤插入用于硬件調(diào)試。 MCSR寄存器包含狀態(tài)信息用來確定指令緩存、數(shù)據(jù)緩存或 TLB的奇偶錯(cuò)誤源。PowerPC處理器結(jié)構(gòu)特權(quán)寄存器 異常處理寄存器（ ExceptionHandling Register）組 包括 EVPR、 ESR、 DEAR、 SR0SR MCSR寄存器。 存儲(chǔ)器管理寄存器（ Memory Management Register）組 MMR寄存器組包括 PID、 ZPR寄存器。PowerPC處理器結(jié)構(gòu)特權(quán)寄存器 存儲(chǔ)器屬性控制寄存器（ StorageAttribute Control Register）組 SACR寄存器組包括 DCCR、 DCWR、 ICCR、 SGR、SLER、 SU0R寄存器。 調(diào)試寄存器（ Debug Register， DR）組 DR組包括 DBSR、 DBCR0、 DBCR DAC DACDVC DVC IAC IAC IAC IAC ICDBR寄存器。 定時(shí)器寄存器（ Timer Registers）組 TR組包括 TCR、 TSR、 PIT寄存器。PowerPC處理器結(jié)構(gòu)特權(quán)寄存器 處理器版本寄存器（ Processor Version Register，PVR） PVR 是一個(gè) 32 位只讀寄存器，標(biāo)識(shí)處理器的版本和修訂級(jí)別。處理器版本由 PowerPC 體系結(jié)構(gòu)過程分配。修訂級(jí)別由實(shí)現(xiàn)定義。需要有特權(quán)才能訪問 PVR，所以應(yīng)用程序只能在操作系統(tǒng)函數(shù)的幫助下才可以確定處理器版本。 基準(zhǔn)時(shí)間寄存器（ TimeBase Register， TBR） TBR由 TBRH和 TBRL寄存器構(gòu)成PowerPC處理器結(jié)構(gòu)共有寄存器組 專用寄存器（ SPR）組 SPR組包括 SPRG0SPRG7， SPR 給出處理器核心內(nèi)部資源的狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)行控制。不需要系統(tǒng)服務(wù)的支持就可以由應(yīng)用程序讀寫的 SPR 包括計(jì)數(shù)寄存器（ Count Register）、鏈接寄存器（ Link Register）和整型異常寄存器（ Integer Exception Register）。 PowerPC處理器 I/O接口 該部分的 I/O接口包括： 1)時(shí)鐘和電源管理接口； 2)CPU控制接口； 3)復(fù)位接口； 4)指令側(cè)的 PLB接口； 5)數(shù)據(jù)側(cè)的 PLB接口； 6)設(shè)備控制寄存器接口； 7)內(nèi)部設(shè)備控制寄存器接口； 8)外部 DCR總線接口；PowerPC處理器 I/O接口 9)外部中斷控制器接口； 10)PPC405 JTAG接口； 11)調(diào)試接口； 12)跟蹤接口； 13)處理器版本寄存器接口； 14)額外的 FPGA指定信號(hào)等。 PowerPC處理器 I/O接口 PowerPC處理器的 I/O接口的信號(hào)命名格式為： PREFIX1PREFIX2SIGNAME1[SIGNAME2][NEG][(m:n)] PREFIX1,PREFIX2：為大寫的前綴，用于標(biāo)識(shí)信號(hào)源。這個(gè)前綴后者是一個(gè)單元（比如 CPU），或者是一種類型的接口（比如， DCR）。當(dāng)指明的是處理器塊時(shí)，為輸出信號(hào)；否則為輸入信號(hào)。 下面給出前綴的含義： 1)SIGNAME1：指明信號(hào)的基本功能 2)SIGNAME2：指明信號(hào)的第二個(gè)功能 3)[NEG]：可選，表明信號(hào)低有效 4)[M:N]：可選，表明是一個(gè)總線信號(hào) PowerPC處理器 I/O接口時(shí)鐘和電源管理接口 CPM接口功能及信號(hào) 時(shí)鐘和電源管理接口（ clock and power management，CPM）接口使能對(duì)電源敏感的應(yīng)用，通過外部邏輯來控制處理器時(shí)鐘。 OCM控制器從處理器核獨(dú)立的提供時(shí)鐘。 此外， Virtex4器件的 PowerPC405處理器也為 APU和DCR使用獨(dú)立的時(shí)鐘。 PowerPC405的 CPM分為三個(gè)時(shí)鐘域： 1)核 2)定時(shí)器 3)JTAG PowerPC處理器 I/O接口時(shí)鐘和電源管理接口 當(dāng)產(chǎn)生下面的事件時(shí)，處理器從休眠模式被喚醒： 1）定時(shí)器中斷或定時(shí)器復(fù)位 2）確認(rèn)芯片復(fù)位或系統(tǒng)復(fù)位請(qǐng)求 3）確認(rèn)一個(gè)外部中斷或緊急中斷輸入 4）確認(rèn) DBGC405DEBUGHALT芯片輸入信號(hào) 圖 CPM接口塊的符號(hào)，表 CPM接口I/O信號(hào)的功能描述。 PowerPC處理器 I/O接口時(shí)鐘和電源管理接口 PowerPC處理器 I/O接口時(shí)鐘和電源管理接口 PowerPC處理器 I/O接口在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)時(shí)鐘域的考慮 使用 PowerPC405處理器的嵌入式系統(tǒng)的高級(jí)觀點(diǎn)和內(nèi)核連接總線結(jié)構(gòu)包括： 1)PowerPC處理器； 2)處理器本地總線（ Processor Local Bus， PLB）外設(shè)； 3)指令側(cè)和數(shù)據(jù)側(cè)的片上存儲(chǔ)器控制器（ OnChip Memory Controller， OCM）； 4)設(shè)備控制寄存器（ Device Control Register， DCR）外設(shè)； 5)開關(guān)結(jié)構(gòu)模塊（ Fabric CoProcessor Module， FCM）（ Virtex4） PowerPC處理器 I/O接口在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)時(shí)鐘域的考慮 下面的時(shí)鐘（使用與處理器時(shí)鐘一定的比例關(guān)系）用于和內(nèi)核塊進(jìn)行通信：? CPMC405CLOCK：主處理器塊時(shí)鐘? PLBCLK：基本的 PLB I/O總線時(shí)鐘? BRAMISOCMCLK：用于指令側(cè)的 OCM控制器的參考時(shí)鐘? BRAMDSOCMCLK：用于數(shù)據(jù)側(cè)的 OCM控制器的參考時(shí)鐘? CPMFCMCLK：用于 APU控制器的參考時(shí)鐘? CPMDCRCLK：用于外部 DCR總線的參考時(shí)鐘PowerPC處理器 I