ARM中的CACHE機制

Cache位于MMU前面靠近CPU稱為邏輯CACHE又叫虛擬Cache。CPU可以直接訪問CACHE的數(shù)據(jù)，而ARM11（ARMV6）的結(jié)構(gòu)是CACHE在MMU后面CPU訪問CACHE要通過MMU地址轉(zhuǎn)換

在DM6446的core用的是哈佛結(jié)構(gòu)，即把CACHE分為8K的D-CACHE（數(shù)據(jù)CACHE）和16K的I-cache(指令CACHE)

一個完整的CACHE分為CACHE控制器和CACHE存儲器

見下圖：

DavinciDM6446D-cache行應(yīng)為512行，cache存儲器主要分為三個部分：目錄存儲段（driectory-story），狀態(tài)信息段（statusinformation）和數(shù)據(jù)項段（datasection）每一行cache都包括這三部分。Cache用目錄存儲段來存儲主存的地址，數(shù)據(jù)項段存放的是主存的數(shù)據(jù)，在cache中用狀態(tài)信息段來記錄狀態(tài)信息，其中v表示有效位，d表示臟位，有效位記錄當前cache行是活動的，cache行的數(shù)據(jù)和主存中的數(shù)據(jù)是一致的，處理器可以讀取。臟位則表示cache行的數(shù)據(jù)和主存中的數(shù)據(jù)不一致。

在讀寫請求到達存儲器前會被CACHE捕獲，cache存儲器將該請求分成三部分標簽，組索引和數(shù)據(jù)索引域，cache通過組索引域確定可能包含地址和數(shù)據(jù)cache的行，cache存儲器檢查匹配的CACHE行的狀態(tài)標簽，如果是V表示（cachehit）命中，否則cache失效（cachemiss）在cache失效時從主存吧cache行考到CACHE存儲器

主存中的部分內(nèi)容存放在cache中的最簡單方式是直接映射，在一個直接映射中，主存的地址唯一對應(yīng)cache行，因為主存容量很大所以主存的很多地址映射到同一個cache行

見下圖：

在DM6446中內(nèi)存為128M（bootargs設(shè)為128M）8K的D-CACHE則128×1024/8=16384映射一個cache行。由于cache的速度大大大于低速的主存速度，因此需要寫緩沖器。

Cache的寫策略分為直寫策略和回寫策略。同時向cache行和相應(yīng)的主存位置寫數(shù)據(jù)，同時更新這兩個地方的數(shù)據(jù)的方法稱為直寫策略（writethrough），把數(shù)據(jù)寫入cache行，不寫入主存的或者只有當cache被替換時或清理cache行時才寫入主存的策略稱為回寫策略（writeback）。采用回寫策略時，當處理器cache命中，只向cache存儲器寫數(shù)據(jù)，不寫入主存，主存里的數(shù)據(jù)就和cache里不一致，cache里的數(shù)據(jù)是最新的，主存里的數(shù)據(jù)是早前的。這就用cache存儲器信息狀態(tài)標志位了，當向cache存儲器里某行寫數(shù)據(jù)時，置相應(yīng)行的信息標志臟位為1，那么主控制器下次訪問cache存儲器就知道cache里有主存沒有的數(shù)據(jù)了，把數(shù)據(jù)寫回到主存中去。

當一個cache訪問失效時，cache控制器必須從當前有效行中取出一個cache行存儲從主存中取到的信息，被選中替換的cache行稱為丟棄者，如果這個cache行中臟位為1則應(yīng)把該cache行中的數(shù)據(jù)回寫到主存中，而替換策略決定了那個cache行會被替換，在arm926ejs中ARM支持兩種策略：輪轉(zhuǎn)策略和偽隨機策略。輪轉(zhuǎn)策略就是取當前cache行的下一行，偽隨機策略是控制器隨機產(chǎn)生一個值。

當cache失效時，ARM采取兩種方式分配cache行，一種是讀操作（read-allocate）還有一種是讀-寫分配策略（read-write-allocate），當cache未命中時對于讀操作策略，在對cache存儲器讀操作時才會分配cache行