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张涛

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ARM920T的高速缓冲存储器cache与MMU简析

一、cache分类及应用场合
cache是内存和CPU之间的高速缓冲存储器,其分为icache(指令缓存)和dcache(数据缓存)。如果开启了cache,当CPU运行时会将正在运行的指令地址附近的指令或者数据调入cache,这样当运行下一条指令或用到下一条数据时直接从cache中查找,如果查找不到再访问内存,以此加快CPU执行速度。icache可以直接开启,而dcache需要开启MMU之后才能开启。
在启动文件中开启icache的代码可以放在时钟速度配置完成之后,代码如下:
1.jpg
二、MMU的应用
当CPU执行小的应用程序时,只要代码大小在芯片存储容量范围内,CPU每次都可以直接访问内存执行指令,但是当代码很大超出芯片存储容量时,则不能运行。此时需要MMU(内存管理单元),MMU可以将物理地址重映射,开启MMU之后CPU每次访问的都是虚拟地址,而每一个虚拟地址或者多个虚拟地址对应一个物理地址。32位的CPU虚拟地址范围为4G,映射方式为在物理存储地址上建立映射表。每个表有多个条目,每个条目大小1M,所以表的大小为:    条目数 = 4G/1M = 4096 ,一个条目32位占4Byte, 表大小 = 4096 * 4Byte = 16KB。因而只要在nand上占据16KB的空间即可重映射4G的访问范围。
CPU发出的VA(虚拟地址)经过CP13的C13转换为MVA(modified virtual address),MMU所看到的地址其实是MVA,通常外在来看不加以细分,权当VA处理。MMU常用section转换方式进行虚拟地址到物理地址的转换,其格式如下:
1.jpg
高12位为PA(物理地址)的高12位,AP设置访问权限(常设置为11,特权模式/用户模式下可读可写,所有模式下允许任何访问),domain(域设置,arm9有16个域,此处设置0选择域0),C(是否开启cache),B(是否开启Write buffer),其他位用默认值。
重映射代码如下:
1.jpg
2.jpg
3.jpg
4.jpg
启动文件中代码如下:
1.jpg
有几个需要注意的关键点:
1. 由于代码重定位脚本中将nand中的代码重定位至0xB0000000,所以应该在重定位之前MMU进行地址的重映射,将0XB0000000映射到0X30000000,也就是nnad启动时SDRAM的起始地址,有关重定位参考此链接S3C2440代码重定位分析
2.在makefile时注意将mmu.c放至靠前的位置,必须在nand的前4K范围完成地址重映射,代码重定位,否则芯片将直接无法启动。
3.当使用NOR启动时,0地址映射时不能开启cache和write buffer。
代码重定位脚本:
1.jpg

原作者:InWho

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