第21课.cache和MMU

Posted 2021-03-11 huangdengtao

1.Cache概述

Cache实际上也是一块存储空间，最大的优点就是速度快.CPU和SDRAM通信速度慢，取指令，读写数据都需要等待，所以中间出现了一个Cache用来解决这个问题.

程序具有局部性的特性，cache就是利用这种局部多次访问的特性，将指令或者数据暂存一份到Cache中，下次访问速度上就会提高很多.
    时间局部性:在同一段时间里，有极大的概率访问同一地址的指令或数据
    空间局部性: 有极大概率访问到相邻空间的指令/数据
当使用Cache的时候，CPU假设需要读取A的内容，实际上回缓存大于A地址的内容，会缓存A到Cache Line大小的内容到Cache中.Cache Line可以简单的理解为CPU Cache中的最小缓存单位。2440中这个单位是32字节.

2.DCache和Write buffer

3.协处理器指令

这里C7中不同的寄存器，对应的是不同的功能

CP15协处理器指令

CP15的R1寄存器是控制寄存器

Register 7

4.MCR和MRC

5.ICache代码分析

enable_icache:
    /* 设置协处理器使能icache */
    mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
    orr r0, r0, #(1<<12)  /* r0 = r0 or (1<<12) */
    mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0   //吧修改好的r0写给cp15的c1寄存器
    mov pc, lr    /* 修改完后，返回

*/

注意：只有当MMU启动时才能使用DCache，ICache的使用不需要开MMU

6.MMU简介

内存管理单元简称MMU。它负责虚拟地址（VA）到物理地址（PA）的映射，并提供硬件机制的内存访问权限检查
没启动MMU时，CPU,Cache,MMU外设等所有部件使用的都是物理地址
启动MMU后，CPU对外发出虚拟地址VA，VA被转换为MVA供Cache，MMU使用，在这里MVA被转换为PA，最后使用PA读写实际设备
注：
    启动MMU后，CPU看到的，用到的都是VA。![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1557439/202002/1557439-20200207111514198-1875007790.jpg)

7.一级页表的描述符格式

MMU访问权限控制
    CP15    C2[14:31]    页基址
    CP15    C3[0:31]     域控制
    CP15    C1           ICache、DCache、MMU控制开关
注：
    "域"决定是否对某块内存进行权限检查。S3C2440有16个域CP15寄存器C3中每两位对应一个域
    "AP"决定如何对某块内存进行权限检查

8.内存的访问检查权限

其中S、R是有CP15的C1进行控制的