ARM中的cache机制

ARM cache架构由cache存储器和写缓冲器（write-buffer） 组成，其中写缓冲器是CACHE按照FIFO原则向主存写的缓冲处理器。下图是ARM V5核的CACHE位置

Cache 位于MMU前面靠近CPU称为逻辑CACHE又 叫虚拟Cache。CPU可以直接访问CACHE的数据，而ARM 11（ARMV6）的结构是CACHE   在MMU后 面CPU访问CACHE要通过MMU地址转换

在DM6446的core用的是哈佛结构，即把CACHE分 为8K的D-CACHE（数据CACHE）和16K的I-cache(指 令CACHE)

一个完整的CACHE分为CACHE控制器和CACHE存 储器

见下图：

 

Davinci DM6446 D-cache行应为512行 ，cache存 储器主要分为三个部分：目录存储段（driectory-story），状态信息段（status information）和数据项段（data section）每一行cache都 包括这三部分。Cache用目录存储段来存储主存的地址，数据项段存放的是主存的数据，在cache中 用状态信息段来记录状态信息，其中v表示有效位，d表示脏位，有效位记录当前cache行 是活动的，cache行的数据和主存中的数据是一致的，处理器可以读取。脏位则表示cache行 的数据和主存中的数据不一致。

在读写请求到达存储器前会被CACHE捕获，cache存储器将该请求分成三部分 标签，组索引和数据索引域，cache通过组索引域确定可能包含地址和数据cache的行，cache存 储器检查匹配的CACHE       行的状态标签，如果是V表示（cache hit）命中，否则cache失效（cache miss）在cache失 效时从主存吧cache行考到CACHE存储器

主存中的部分内容存放在cache中的最简单方式是直接映射，在一个直接映射中，主存的地址唯一对应cache行， 因为主存容量很大所以主存的很多地址映射到同一个cache行

见下图：

在DM6446 中内存为128M （bootargs 设 为128M）8K的D-CACHE则128×1024/8 = 16384映射一个cache行。由于cache的速度大大大于低速的主 存速度，因此需要写缓冲器。

       Cache的写策略分为直写策略和回写策略。同时向cache行和相应的主存位置 写数据，同时更新这两个地方的数据的方法称为直写策略（writethrough），把数据写入cache行， 不写入主存的或者只有当cache被替换时或清理cache行时才写入主存的策略称为回写策略 （writeback）。采用回写策略时，当处理器cache命中，只向cache存 储器写数据，不写入主存，主存里的数据就和cache里不一致，cache里的数据是最新的， 主存里的数据是早前的。这就用cache存储器信息状态标志位了，当向cache存储器里某行 写数据时，置相应行的信息标志脏位为1，那么主控制器下次访问cache存储器就知道cache里 有主存没有的数据了，把数据写回到主存中去。

       当一个cache访问失效时，cache控制器必须 从当前有效行中取出一个cache行存储从主存中取到的信息，被选中替换的cache行称为丢 弃者，如果这个cache行中脏位为1则应把该cache行中的 数据回写到主存中，而替换策略决定了那个cache行会被替换，在arm926ejs中ARM支 持两种策略：轮转策略和伪随机策略。轮转策略就是取当前cache行的下一行，伪随机策略是控制器随机产生一个值。

       当cache失效时，ARM采取两种方式分配cache行， 一种是读操作（read-allocate）还有一种是读-写分配策略（read-write-allocate）， 当cache未命中时对于读操作策略，在对cache存储器读操作时才会分配cache行