cpu可向cache发出请求（Cache简述及协处理器指令）

来源：百问网_嵌入式Linux wiki_jz2440 新1期视频维基教程 (视频文字版)

作者：韦东山

本文字数：1719，阅读时长：2分钟

如果对MMU ICache有所了解或者知道其概念作用，那么这节课可以跳过，我们很少会使用MMU或ICache

在2440芯片里面除了CPU之外， Instruction MMU 指令MMU；

Data MMU 数据MMU；

InstructionC ACHE(16KB) 指令cache；

Data CACHE (16KB) 数据cache

全都通过CP15协处理器来进行操作这些

协处理器的含义作用 coprocessor协助主处理器做某些事情， 比如在ARM系统中有cp0 – cp15一共16个协处理器，其中cp15负责管理mmu icache

写一个程序，0到100求和

int sum() { int I; int sum =0; for(i=0; I <= 100; i ) sum = I; return sum; }

查看反汇编代码

局部变量保存在栈中，也就是内存

70: e50b3014 str r3, [fp,#-20] //这个应该就是sum 假设地址是A 78： e50b3010 str r3, [fp, #-16] //这个应该就是I 假设地址是B ldr r3, [fp, #-16] //也就是地址B中取出值 cmp r3, #100 //跟100比较 //如果大于100程序跳到 a8 如果小于100则执行下面的for循环 从7c: 到 a4 指令保存在内存中，CPU根据这些执行进行操作

1 不断的读写地址A和B

2 不断的执行for循环里面代码

2.1 取指令

2.2 执行指令

问SDRAM非常慢，那么怎么提高程序执行效率？ 先引入一个概念，程序局部性原理

• 时间局部性:在同一段时间里，有极大的概率访问同一地址的指令或数据

(在这个for循环中同一个地址指令经常被访问到)

• 空间局部性: 有极大概率访问到相邻空间的指令/数据

我们在一个比较慢的SDRAM上能不能在CPU上开一个高速缓存，把这些指令放进高速缓存icache

指令cache只有16KB 数据cache也只有16KB 而我们的SDRAM有64MB空间，显然擦车不可能存储SDRAM中所有的内容，它只能存储一部分

cache的示意图

以数据开始为例

• 1 程序要读地址A的数据

ldr r0, [A的数据]

a. cpu以地址A查找cache，一开始cache无数据，导致cache miss

返回一系列的数据，叫做cache line: 8word 32byte

b. cpu把地址A发到SDRAM,读入cache line,成为cache file 把地址A上的数据返回给CPU 2 程序再次读取地址A的数据 a cpu以地址A查找cache,cache hit有数据直接从cache返回数据给CPU

3 程序要读地址B的数据，CPU也是以地址B查找数据，cache hint直接返回

4 cache满了，CPU访问C a cache替换，置换老的数据 b 填充新数据

数据写

write buffer

查看2410芯片手册 附录 appendix4-caches, write buffer 585页

设置为NCNB (no cache no buffer)数据直接到达硬件不经过缓冲器

比如GPFDAT寄存器CPU读寄存器的时候想读到引脚状态，不应该从cache读取老的数据，而是不断直接访问硬件返回最新的数据 对于这些寄存器应该设置为NCNB

不使用cache但数据写到buffer中，CPU就不管了 由write buffer直接进行写操作 CPU直接操作下一条指令

• 第一种不使用cache buffer 适用于直接硬件操作 gpio 得到最新数据
• 第二种 不使用cache使用write buffer， cpu把写发给buffer，cpu就可以直接下一条指令
• 第三种 WT 写通方式 使用cache不使用buffer，马上写硬件

CPU直接写给write buffer 由write执行缓慢写操作

• 第四种 写回方式

miss: cpu数据直接到达write buffer hit: cpu数据写入cache标记为dirty，让后会在合适的时机由write buffer写给硬件

• 合适的时机

cache替换时dirty会写给write buffer写给硬件

或者强制Flash cache 写给write buffer 写给硬件

下节讲协处理指令

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