[经验]

ARM920T的高速缓冲存储器cache与MMU简析

2022-5-11 17:43:27

5965 MMU ARM920T

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：

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：

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：

启动文件中代码如下：

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：

原作者：InWho