ARM之cache

一. 什么是cache

　　1.1. cache简介

　　　　a. Cache 即高速缓冲存储器，是位于 CPU 与内存之间的高速存储器，它的容量比内存小但交换速度快。

　　　　b. ARM处理器的主频为上百M甚至几G，而一般的SDRAM的存储周期是很慢的，相对于CPU来说，这时，如果我们把程序和数据都存储在SDRAM中，那么CPU在读取指令和数据的时候，就会受到SDRAM速度的限制，大大地制约了整个系统的性能。为了解决上面说的问题，当CPU在一段相邻的时间内反复访问相同的数据（时间局部性）或者CPU有很大概率访问相邻存储空间的数据（空间局部性）时，我们就可以使用Cache来优化CPU性能。

　　　　c. s5pv210 的MMU和Cache都集成在CP15协处理器中

　　　　d. s5pv210 内部有32KB icache和32kb dcache。icache是用来缓存指令的；dcache是用来缓存数据的。

　　1.2. cache工作原理

　　　　1.2.1. 当CPU 要访问 cache 时， CPU 送来主存地址，放到主存地址寄存器中。然后通过地址变换部件把主存地址中的块号 B 变成 cache 的块号b，并放到 cache 地址寄存器当中。同时将主存地址中的块内地址 W 直接作为 cache 的块内地址 w装入到 cache 地址寄存器中。如果地址变换成功（通常称为 cache 命中），就用得到的 cache 地址去访问 cache，从 cache 中取出数据送到 CPU 中。如果地址变换不成功，则产生 cache 失效信息，并且接着使用主存地址直接去访问主存储器 

　　　　1.2.2. 工作原理总结：

              　　a. 程序要读取内存中地址A数据，然后程序首先以地址A查找Cache，一开始Cache无数据，导致“cache  miss”。

              　　b. 程序以地址A查找内存，读取数据后，把数据填入cache，称为”cache  fill“。

              　　c. 程序再次读取内存中A地址数据，这次直接以地址A查找cache，读取数据后直接返回给CPU，不用再去操作内存。

              　　d. 重复步骤1，周而复始，直到把cache填满（cache容量一般很小）。此时CPU再访问，就要发生cache替换，即把一些数据替换出去，填充新数据。

二. cached的使用

　　2.1. 在汇编启动代码中设置cache

    mrc p15,0,r0,c1,c0,0;        // 读出cp15的c1到r0中

    bic r0, r0, #(1<<12)            // bit12 置0  关icache

    orr r0, r0, #(1<<12)            // bit12 置1  开icache

    mcr p15,0,r0,c1,c0,0;