2 分析Cache的一致性问题
要解释Cache的一致性问题,首先要了解Cache的工作模式。Cache的工作模式有两种:写直达模式(write?through)和写回模式(writeback)。写直达模式是,每当CPU把数据写到Cache中时,Cache控制器会立即把数据写入主存对应位置。所以,主存随时跟踪 Cache的最新版本,从而也就不会有主存将新数据丢失这样的问题。此方法的优点是简单,缺点是每次Cache内容有更新,就要对主存进行写入操作,这样会造成总线活动频繁。S3C44B0X中的Cache就是采用的写直达模式(write?through)。在写直达模式下,数据输出时,系统会把数据同时写入高速缓冲存储器Cache和主存中,这样就保证了输出时高速缓冲存储器的一致性。但该模式下,却无法保证输入时的高速缓冲存储器的一致性。
下面再看一下Cache的组织方式。按照主存和Cache之间的映像关系,Cache有三种组织方式。全相联方式、直接映像方式和组相联方式。其中,直接映像方式的原理如图1所示。
图1直接映像示意图
按照Cache的行数m,把主存分为n/m个区域,每个区中有m个存储块。各区中的0"(m-1)块一一对应地固定映射到Cache中L0"Lm-1 行。这样,标签只要给定区地址(区号),就能唯一确定Cache行与存储器的对应关系。当CPU发出存储器访问时,以存储器地址作为行索引,寻址到一高速缓冲行,检测该行的标签。若标签与存储器的相应地址匹配,则Cache命中。该高速缓存行当前即为欲访问存储块的唯一映像。从上面的分析可以看出,在写直达模式下,由于每次Cache内容有更新,就要对主存进行写入操作,造成总线活动频繁。在Cache命中的过程中,如果总线遇到干扰,就会出现数据不一致的现象。
3 Cache一致性问题的解决方法
该问题可以从软件及硬件两方面着手解决。
3.1 软件解决的方法
S3C44B0X的Cache提供完整的Cache使能和禁止操作模式。能够通过设置SYSCFG寄存器中CM域中的值为01或11来使能 Cache(其中,01为使能4 KB Cache, 11为使能8 KB Cache),而通过清除SYSCFG寄存器中[2:1]域为0来禁止Cache功能。用禁止Cache的方法来消除数据不一致性问题,具体代码如下: #define rSYSCFG(*(volatile unsigned *)0x1c00000) #define WRBUFOPT (0x8) //write_buf_on #define SYSCFG_0KB (0x0
2 分析Cache的一致性问题
要解释Cache的一致性问题,首先要了解Cache的工作模式。Cache的工作模式有两种:写直达模式(write?through)和写回模式(writeback)。写直达模式是,每当CPU把数据写到Cache中时,Cache控制器会立即把数据写入主存对应位置。所以,主存随时跟踪 Cache的最新版本,从而也就不会有主存将新数据丢失这样的问题。此方法的优点是简单,缺点是每次Cache内容有更新,就要对主存进行写入操作,这样会造成总线活动频繁。S3C44B0X中的Cache就是采用的写直达模式(write?through)。在写直达模式下,数据输出时,系统会把数据同时写入高速缓冲存储器Cache和主存中,这样就保证了输出时高速缓冲存储器的一致性。但该模式下,却无法保证输入时的高速缓冲存储器的一致性。
下面再看一下Cache的组织方式。按照主存和Cache之间的映像关系,Cache有三种组织方式。全相联方式、直接映像方式和组相联方式。其中,直接映像方式的原理如图1所示。
图1直接映像示意图
按照Cache的行数m,把主存分为n/m个区域,每个区中有m个存储块。各区中的0"(m-1)块一一对应地固定映射到Cache中L0"Lm-1 行。这样,标签只要给定区地址(区号),就能唯一确定Cache行与存储器的对应关系。当CPU发出存储器访问时,以存储器地址作为行索引,寻址到一高速缓冲行,检测该行的标签。若标签与存储器的相应地址匹配,则Cache命中。该高速缓存行当前即为欲访问存储块的唯一映像。从上面的分析可以看出,在写直达模式下,由于每次Cache内容有更新,就要对主存进行写入操作,造成总线活动频繁。在Cache命中的过程中,如果总线遇到干扰,就会出现数据不一致的现象。
3 Cache一致性问题的解决方法
该问题可以从软件及硬件两方面着手解决。
3.1 软件解决的方法
S3C44B0X的Cache提供完整的Cache使能和禁止操作模式。能够通过设置SYSCFG寄存器中CM域中的值为01或11来使能 Cache(其中,01为使能4 KB Cache, 11为使能8 KB Cache),而通过清除SYSCFG寄存器中[2:1]域为0来禁止Cache功能。用禁止Cache的方法来消除数据不一致性问题,具体代码如下: #define rSYSCFG(*(volatile unsigned *)0x1c00000) #define WRBUFOPT (0x8) //write_buf_on #define SYSCFG_0KB (0x0
举报