[发明专利]具有存储保护单元的数据处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及数据处理系统。更特别地，本发明涉及具有存储保护单元的数据处理系统。

背景技术

已知利用存储保护单元来控制在数据处理系统中的存储器访问。这些存储保护单元定义了多个保护区域，这些保护区域的性质通过对保护单元寄存器进行写入来配置。这提供了存储性质上的控制级别，并且使得能够规定具有不同属性的不同存储区域。存储保护单元类似于存储器管理单元，但在以下方面更简单，它们不涉及从虚拟到物理地址的映射。此外，存储保护单元不使用转换表，但是将其本身限制到硬件中相对较少的区域，以提高响应的可预测性。

还知道对存储保护单元进行编程以具有两个或更多的重叠存储区域。重叠的区域增加了存储区域可以如何被映射到数据处理系统中的物理存储设备的灵活性。但是，为了简化实现成本，通常存在对分配存储区域的方式的某些约束。存储区域的大小必须是二的次方并且可以在例如250B到4GB的范围。但是，存储区域的开始地址被约束为区域大小的倍数，即是对于2ⁿ的区域大小，起始地址必须是k*2ⁿ，其中k是整数。这意味着不可能在这种系统定义任意大小的存储区域。尽管，可以构建具有任意大小存储区域的系统，但是如此做更加昂贵。存储保护单元通常提供在八到十六个不同存储区域的范围中。

由于在已知系统中对分配存储区域的方式的约束，可能需要分配具有相应存储属性集合的一个以上的存储区域，以便按照处理设备的要求来定义给定大小的存储块。这是因为存储属性必须应用于整个存储区域。

此外通过已知的存储保护单元对存储区域的描绘在如下的情况中是特别不灵活的，在该情况中运行在数据处理设备上的应用进程要求对不同组外围设备的访问许可。这种困难是由以下情况引起的，即通常将连续的存储块分配给外围设备的全集。由于数据处理设备所执行的不同应用进程的各种性质，所以正常的是，不同的进程将要求对已知存储单元中外围设备的不同子集的访问许可的不同集合。为了适应这种情况，已知的是向每个单独的外部设备分配相应的存储区域。由于通常只提供8到16个存储区域，所以来自有限数量的区域的要求太高，并且这已经导致要求要由存储保护单元定义的数量增加的存储区域。因此，存在这样的需要，即提供比已知存储保护单元更大的灵活性但不牵涉引入数量大增的存储保护区域的开销的数据处理设备。

发明内容

从本发明的一方面看去，提供了一种用于处理数据的设备，所述设备包括：

存储器，可操作来存储数据值；

存储保护单元，可操作来将存储属性和所述存储器的一部分相关联，并且识别对应于所述存储器相应地址范围的多个存储区域，所述存储保护单元可操作来将所述多个存储区域中的至少一个与相应的存储区域区分符相关联，所述存储区域区分符包括用于定义与所述存储区域关联的存储属性集合的属性字段和用于保存子区域成员关系值的子区域字段，所述子区域成员关系值为所述存储区域的多个子区域的每一个规定相应的子区域是成员子区域还是非成员子区域，使得将所述存储属性应用于所述成员子区域但不应用于所述非成员子区域。

本技术认识到，允许每个存储区域被划分为多个单独的子区域并在与存储区域关联的存储区域区分符中提供用于保存子区域成员关系值的子区域字段，所述子区域成员关系值规定每个子区域是应用了所定义的存储属性集合的成员子区域，还是可替换地没有应用与存储区域关联的存储属性的非成员子区域，以上操作在分配物理存储器中提供了很大的灵活性。将存储属性集合只关联到存储区域的规定部分即各个子区域的能力，允许克服存储区域的开始地址必须是存储区域大小的整数倍的限制，因为如果对于期望分配的存储块大小来说不可能定义整个存储区域，则仍然有可能向该存储块分配大小比所要求存储块大的为单个存储区域，但可能将该不要求的更大存储区域的一部分规定为非成员子区域。其它存储区域可接着使用非成员子区域，那时它们可以被选作为成员子区域。

只选择某些子区域作为成员子区域的能力还为每个外围设备解决了存储区域低效使用的问题。这是因为单个存储区域的不同子区域可以与外围设备全集中不同的外围设备相关联，并且通过简单地将与被准许访问的给定外围设备集合相关联的那些子区域分配为成员子区域，来在单个存储区域内接纳向不同应用进程准许的不同访问许可。