操作系统下cache的几个概念

Posted 2020-12-25 dylancao

　　Cache是一种容量比较小，但访问速度比较快存储器。由于处理器的速度远高于主存，处理器直接从内存中存取数据要等待一定周期，而Cache位于处理器与主存之间，保存着最近一段时间处理器涉及到的主存块内容。在需要读取数据是，处理器可能就会从Cache中读取需要的数据，而不是从主存中获取数据，这样就提高了系统的运行效率。

说的简单一点, cache 是为了弥补高速设备和低速设备的鸿沟而引入的中间层，最终起到**加快访问速度**的作用。

　　在芯片中,大多数用的还是arm的内核,arm的cache的怎么的呢?

　　ARM处理器支持Cache机制，并将Cache分开为I-Cache(指令缓存)和D-Cache(数据缓存)。系统刚上电时，I-Cacche中的内容是无效的，并且I-Cacche的功能也是关闭的，CP15协处理器的SCTLR寄存器(系统控制寄存器)的bit[12]控制I-Cache的打开和关闭。I-Cache关闭时，CPU每次取指令都要读主存，所以性能比较低。因此应该尽快打开I-Cache。同样，系统刚上电时, D-Cache中的内容是无效的，并且D-Cache的功能也是关闭的，SCTLR寄存器的bit[2]控制D-Cache的打开和关闭。因为D-Cache必须在开启MMU(内存管理单元)后才能使能，而本程序并不打算开启MMU，所以这里我们不是能D-Cache，只研究I-Cache。

　　其实,还有最新流行的RSIC-V内核,也是支持cache的,使用的方法和ARM下的基本一样,比较不同的是,这里一般系统是不使用D-cache的.

　　测试方法,其实有好几种方法的, 最简单的一种就是直接直接使用while循环,测试加不加cache的情况下运行的时间.

　　其次,使用特殊的指令也行.比如,系统的一些做复杂运算的指令,这种会更准确.