ARM緊耦合內(nèi)存簡(jiǎn)介及配置

TCM ：TIghtly Coupled Memory的縮寫。為了彌補(bǔ)Cache訪問的不確定性，而增加的OnChip Memory.有的CPU含有分立的InstrucTIon TCM / Data TCM.TCM包含在存儲(chǔ)器的地址映射空間中，可以作為快速存儲(chǔ)器來(lái)訪問。TCM使用物理地址，對(duì)TCM的寫訪問，受到MMU內(nèi)部保護(hù)信息的控制。向TCM中的內(nèi)存位置寫入時(shí)，不會(huì)發(fā)生任何外部寫入。

TCM用于向處理器提供低延遲內(nèi)存，它沒有高速緩存特有的不可預(yù)測(cè)性。 可以使用 TCM 來(lái)存放重要例程，如中斷處理例程或者極需要避免高速緩存不確定性的實(shí)時(shí)任務(wù)。此外，可以使用 TCM 來(lái)保存暫時(shí)寄存器數(shù)據(jù)、局部屬性不適合高速緩存的數(shù)據(jù)類型，以及中斷堆棧等重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

ARM的ram包括靜態(tài)ram，動(dòng)態(tài)ram， TCM---緊耦合內(nèi)存（TCM： TIghtly Coup ledMemories）。

TCM是一個(gè)固定大小的RAM，緊密地耦合至處理器內(nèi)核，提供與cache相當(dāng)?shù)男阅?，相比于cache的優(yōu)點(diǎn)是，程序代碼可以精確地控制什么函數(shù)或代碼放在哪兒（RAM里）。當(dāng)然TCM永遠(yuǎn)不會(huì)被踢出主存儲(chǔ)器，因此，他會(huì)有一個(gè)被用戶預(yù)設(shè)的性能，而不是象cache那樣是統(tǒng)計(jì)特性的性能提高。

緊致內(nèi)存介紹

緊致內(nèi)存是指片上快速存儲(chǔ)區(qū)，與片上緩存具有同等的性能，但因?yàn)槌绦蚩赏耆刂凭o致內(nèi)存，因而比統(tǒng)計(jì)復(fù)用的緩存有更好的可預(yù)測(cè)性。這是ARM5TE引入的特性，目的是通過這一快速的存儲(chǔ)區(qū)，一方面提高某些關(guān)鍵代碼（如中斷處理函數(shù)）的性能，另方面使存儲(chǔ)訪問延遲保持一致，這是實(shí)時(shí)性應(yīng)用所要求的。ARM6對(duì)TCM操作做了進(jìn)一步的規(guī)范。

TCM的應(yīng)用領(lǐng)域

可預(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)處理（中斷處理）、避免緩存分析（加密算法）、或單純的性能提高（處理器側(cè)編解碼）等。

如同緩存的哈佛結(jié)構(gòu)，指令TCM和數(shù)據(jù)TCM是分開的。TCM有兩種使用方式：作為快緩存使用，和作為本地內(nèi)存使用。

本地內(nèi)存

這時(shí)，TCM被用作更快速的內(nèi)存，如同一般的RAM。因?yàn)橹噶疃斡袝r(shí)也是數(shù)據(jù)訪問的對(duì)象，指令TCM實(shí)際上是指令數(shù)據(jù)一體化TCM。對(duì)TCM寫操作后和后續(xù)對(duì)此寫操作的依賴指令之間必須跟一個(gè)阻塞操作。

快緩存（smartcache）

TCM可以配置成當(dāng)作外部RAM的緩存使用，對(duì)應(yīng)的外部RAM也要設(shè)置可緩存標(biāo)志。如果被緩存的外部RAM可以由多處理器共享，那么TCM是否與共享數(shù)據(jù)保持一致并沒有規(guī)定，而由具體實(shí)現(xiàn)廠家決定。

TCM與緩存的內(nèi)容不會(huì)自動(dòng)保持一致，這意味著TCM映射到的內(nèi)存區(qū)域必須是不緩存的區(qū)域。如果一個(gè)地址同時(shí)落在緩存和TCM內(nèi)，那么訪問這一地址的結(jié)果是不能預(yù)測(cè)的。另一個(gè)限制是各個(gè)TCM必須要配置成不相交的。

TCM的配置

通過CP15的0、1、9號(hào)寄存器進(jìn)行：

0號(hào)寄存器

讀CP15的0號(hào)寄存器，opcode2為2：

MRC p15， 0， Rd， C0， C0， 2

返回TCM狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，其中，16－18位代表數(shù)據(jù)TCM個(gè)數(shù)，0－3代表指令TCM個(gè)數(shù)。

1號(hào)寄存器

ARM6之前，1號(hào)寄存器的16位和18位用于使能數(shù)據(jù)TCM和指令TCM（ARM946，ARM966），ARM6因?yàn)榭梢允褂?號(hào)寄存器控制每一塊TCM的使能狀態(tài)，所以1號(hào)寄存器的這兩個(gè)位就過時(shí)了，應(yīng)該置1。

9號(hào)寄存器

每個(gè)TCM都有一個(gè)TCM區(qū)域寄存器，設(shè)置這個(gè)寄存器就可以設(shè)置TCM的基址和大小。在設(shè)置TCM區(qū)域寄存器前，需要設(shè)置TCM選擇寄存器。

下面是訪問這些相關(guān)寄存器的指令：

ARM InstrucTIon TCM Region Register

MRC/MCR P15， 0， Rd， C9， C1， 0 Data TCM Region Register

MRC/MCR P15， 0， Rd， C9， C1， 1 Instruction/Unified TCM Region Register

MRC/MCR P15， 0， Rd， C9， C2， 0 TCM Selection Register

TCM區(qū)域寄存器的結(jié)構(gòu)：

Base Address （Physical Address）［31-12］ SBZ/UNP［11-7］ Size［6-2］ SC［1］ En［0］

其中：

En位是使能位，置1時(shí)使能此TCM；

SC位置位表示此TCM被用作快緩存（smartcache），清零表示本地內(nèi)存；

Size字段是只讀的，含義如下：

Size Memory Size Memory

filed size field size

0b00000 0K 0b01101 4M

0b00011 4K 0b01110 8M

0b00100 8K 0b01111 16M

0b00101 16K 0b10000 32M

0b00110 32K 0b10001 64M

0b00111 64K 0b10010 128M

0b01000 128K 0b10011 256M

0b01001 256K 0b10100 512M

0b01010 512K 0b10101 1G

0b01011 1M 0b10110 2G

0b01100 2M 0b10111 4G

注意TCM區(qū)域寄存器配置出來(lái)的各個(gè)TCM塊不能相交，否則后果不可預(yù)測(cè)。