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PIC32MZ 系列单片机提供 4 GB 的统一虚拟存储器地址空间。所有存储器区域（包括程序存储器、数据存储器、外部存储器、SFR 和配置寄存器）都位于该地址空间中各自的惟一地址范围内。 PIC32MZ 器件可以从引导闪存、程序闪存、数据存储器或外部存储器中执行。高度可配置的保护方案可以阻止用户软件或 DMA 对选定存储器区域进行访问，而安全内核或引导代码保持可供完全访问。
PIC32MZ 系统总线以多层结构的形式（交叉式）实现，通过将大量发起器与大量目标连接来支持并发事务。总线发起器包括 CPU、通用 DMA 和带有专用 DMA 的外设，而总线目标则包括程序存储器、数据存储器和外设。
PIC32MZ 存储器构成的主要特性包括
• 32 位固有数据宽
• 集成存储器管理单元（Memory Management Unit，MMU）与固定映射，实现可安全配置的存储器和外设访问控制权限
• 总线仲裁方案使用最近最少处理（LRS）优先级实现，为 CPU、通用 DMA 和带有专用 DMA 的外设提供服务质量 （Quality of Service， QOS）
• 双闪存分区支持即时更新程序存储器
• 独立的双重引导闪存支持更新引导代码
• 双 RAM 存储区可以用于避免使用 DMA 时发生的总线仲裁
• 外部串行和 / 或并行存储器可以使用串行四通道接口（Serial Quad Interface，SQI）或外部总线接口 （External Bus Interface， EBI）映射到虚拟存储空间，用于进行数据访问或代码执行
• 可高速缓存的地址区和不可高速缓存的地址区
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