關(guān)于ARM 處理器的兩種主要緩存系統(tǒng)

為了從 ARM710a 和 StrongARM SA-110 等處理器獲得最大性能，必須啟用緩存。例如，應(yīng)用程序可以通過系統(tǒng)上的底層微內(nèi)核來完成這項(xiàng)工作。但是，如果沒有這樣的內(nèi)核，應(yīng)用程序?qū)⒉坏貌蛔约簡(jiǎn)⒂镁彺妗?/p>

ARM 處理器上使用了兩種主要的緩存系統(tǒng)。這些都是：

內(nèi)存管理單元（例如 ARM610、ARM710a、SA-110）

保護(hù)單元（例如 ARM940T）

本應(yīng)用筆記提供了一些示例代碼，用于在兩種類型的 ARM 處理器上啟用緩存，并概述了 ARMulator 的 PageTables 模塊。它還討論了：

@armasm@ 和 @tasm@ 中的重復(fù)組裝

@armasm@ 和 @tasm@ 條件匯編

@armasm@ 和 @tasm@ 中的宏

帶有 C 編譯器的內(nèi)聯(lián)匯編器

內(nèi)聯(lián)函數(shù)

內(nèi)存管理單元 (MMU)

內(nèi)存管理單元提供完整的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)。有關(guān)更完整的說明，請(qǐng)參閱 ARM 體系結(jié)構(gòu)參考手冊(cè) (ARM DDI 0100)。簡(jiǎn)而言之，它使用片外頁(yè)表向處理器描述：

虛擬到物理地址映射

訪問權(quán)限

緩存和寫緩沖區(qū)控制。

支持三種頁(yè)面大?。?MB、64kB 和 4kB）。（還提供了 16kB 和 1kB 的子頁(yè)面用于訪問控制。）“域”的附加系統(tǒng)用于在多線程環(huán)境中提供有效的訪問保護(hù)。

例如，該系統(tǒng)允許多個(gè)具有按需分頁(yè)和交換的虛擬地址空間。UNIX 操作系統(tǒng)的風(fēng)格已經(jīng)移植到使用這種內(nèi)存管理單元的 ARM 計(jì)算機(jī)上。

該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

以細(xì)粒度完全控制內(nèi)存

基于域的保護(hù)

虛擬到物理地址轉(zhuǎn)換。

主要缺點(diǎn)是它需要內(nèi)存頁(yè)表（如果不啟用 MMU，則無法啟用緩存）。

保護(hù)單元 (PU)
保護(hù)單元為更嵌入式的環(huán)境提供訪問和緩存控制。有關(guān)更完整的說明，請(qǐng)參閱 ARM940T 數(shù)據(jù)表 (ARM DDI 0092)。

簡(jiǎn)而言之，保護(hù)單元有一組片上寄存器，其中包含以下描述：

訪問權(quán)限

最多八個(gè)（可編程）內(nèi)存區(qū)域的緩存和寫緩沖區(qū)控制。

該系統(tǒng)允許在例如嵌入式應(yīng)用程序中使用基本的內(nèi)存保護(hù)和緩存控制。

該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

訪問控制完全在片上（不需要任何片外表）

提供四級(jí)訪問控制、緩存和寫緩沖區(qū)控制

對(duì)指令和數(shù)據(jù)緩存的單獨(dú)控制。

缺點(diǎn)是：

區(qū)域數(shù)量少

區(qū)域大小和對(duì)齊的限制。

例子

內(nèi)存布局

盡管兩個(gè)系統(tǒng)不同，但都使用協(xié)處理器 15 來控制系統(tǒng)。兩個(gè)系統(tǒng)都有足夠的通用功能來區(qū)分正在使用的系統(tǒng)。例如，考慮圖 1 所示的內(nèi)存映射。

底部的 16MB 內(nèi)存被標(biāo)記為可緩存。這是應(yīng)用程序代碼和堆的基礎(chǔ)。

緊鄰 2GB 的 1MB 內(nèi)存也被標(biāo)記為可緩存，因?yàn)檫@是放置堆棧的地方。

其余內(nèi)存既不可緩存也不可緩沖。真實(shí)系統(tǒng)也可能將該內(nèi)存標(biāo)記為“不可訪問”（中止生成）。

編輯：hfy