[科普中国]-硬件寄存器

任何VXI总线器件，不管其功能如何，都必须有一组配置寄存器，系统通过访问VME总线上PI口的配置寄存器来识别器件的类型、型号、生产厂家、地址空间与所要求的存储器空间。仅有这种最低通信能力的VXI总线器件就是寄存器基器件。通过这组公共的配置寄存器、中央资源管理器和基本的软件模块，可以在系统初始化时自动进行系统与存储器配置。

硬件寄存器与通信器件是组成VXI总线系统最基本的逻辑单元。通常，一个器件将占据一块VXI模块，但也许在一个模块上实现多个器件和一个器件占据多个模块。一个单机箱VXI系统最多可以有256个器件。根据器件所支持的通信协议能力可将其分成寄存器基器件、消息基器件、存储器器件和扩展器件四类。

VXI模块必须有一组具有特定地址的专用寄存器，其64KB A16寻址空间的上16KB空间为VXI总线器件所保留。每个VXI器件都有一个用于确定其寄存器在上述寻址空问所在位置的8位逻辑地址。VXI器件的逻辑地址类似于GPIB设备的GPIB地址，可以手动或在系统上电时自动配置。1

硬件寄存器访问在"Stellaris外设驱动库”里，访问片内外设的库函数最终都是由在头文件hw-types-h里定义的三个硬件寄存器访问宏函数HWREG( )、HWREGH( )、HWREGB( )实现的。这三个宏函数在定义的时候被声明为volatile属性的指针，所以这种访问不会被编泽器优化掉，即每次读取时都返回硬件寄存器的当前值，且每次写人时都会把最新的数值写人硬件寄存器。

读取硬件寄存器rdhwr提供了(用户模式下的)非特权软件的直接硬件信息读取。MIPS32/64规范定义了4个寄存器。操作系统可以通过CP0寄存器HWREna分别独立控制对各个寄存器的访问(将第0位置使能，寄存器0，以此类推)。HWREna在系统复位时为全0，因此，软件需要显式地将用户访问权限打开。有特权的代码可随时读取，年NHWREna中的0无关。

这4个寄存器为：

CPUNum(0)：当前程序运行的CPU数量，它直接从协处理器0 EBase(CPUNum)域中读取。

SYNCI-Step(1)：L1缓存行的有效大小。缓存行的大小对于用户程序非常重要，因为需要它执行synci指令，使写入的指令可执行。SYNCI-Step会告诉你“步长”，即相邻synci之间的地址增幅。SYNC-Step若返No，则表示不需要进行synci操作。

CC(2)：用户模式下只读的CP0 Count寄存器存取用于高精度的计数。如果没有下面这个寄存器，它并没有太大的意义。

CCRes(3)：告知HCount计数的速度，它是流水线时钟的除数(如果为2，表示Count每两个周期增2，即流水线时钟速率的一半)。2

微引擎硬件寄存器为了实现微控制器的功能，微引擎必须与许多硬件设备交互。大多数此类交互都通过一组硬件寄存器实现。一些硬件寄存器的功能类似于常规处理器的寄存器的功能，寄存器提供一个高速存储的区域，可以用来保存计算的中间结果。另一些硬件寄存器用于特殊用途，它们根本不用来存储数值。相反，访问某个专用寄存器会导致底层硬件执行某种操作。3

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所