分类: 嵌入式
2016-05-04 17:12:20
Cache的一致性就是直Cache中的数据,与对应的内存中的数据是一致的。
DMA是直接操作总线地址的,这里先当作物理地址来看待吧(系统总线地址和物理地址只是观察内存的角度不同)。如果cache缓存的内存区域不包括DMA分配到的区域,那么就没有一致性的问题。但是如果cache缓存包括了DMA目的地址的话,会出现什么什么问题呢?
问题出在,经过DMA操作,cache缓存对应的内存数据已经被修改了,而CPU本身不知道(DMA传输是不通过CPU的),它仍然认为cache中的数 据就是内存中的数据,以后访问Cache映射的内存时,它仍然使用旧的Cache数据。这样就发生Cache与内存的数据“不一致性”错误。
顺便提一下,总线地址是从设备角度上看到的内存,物理地址是CPU的角度看到的未经过转换的内存(经过转换的是虚拟地址)
由上面可以看出,DMA如果使用cache,那么一定要考虑cache的一致性。解决DMA导致的一致性的方法最简单的就是禁止DMA目标地址范围内的cache功能。但是这样就会牺牲性能。
因此在DMA是否使用cache的问题上,可以根据DMA缓冲区期望保留的的时间长短来决策。DAM的映射就分为:一致性DMA映射和流式DMA映射。
一致性DMA映射申请的缓存区能够使用cache,并且保持cache一致性。一致性映射具有很长的生命周期,在这段时间内占用的映射寄存器,即使不使用也不会释放。生命周期为该驱动的生命周期
流式DMA映射实现比较复杂,因为没具体了解,就不说明了。只知道种方式的生命周期比较短,而且禁用cache。一些硬件对流式映射有优化。建立流式DMA映射,需要告诉内核数据的流动方向。
因为LCD随时都在使用,因此在Frame buffer驱动中,使用一致性DMA映射
上面的代码中用到 dma_alloc_writecombine函数,另外还有一个一致性DMA映射函数dma_alloc_coherent
两者的区别在于:
查看两者的源代码
/*
* Allocate DMA-coherent memory space and return both the kernel remapped
* virtual and bus address for that space.
*/
void *
dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
{
void *memory;
if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, handle, &memory))
return memory;
if (arch_is_coherent()) {
void *virt;
virt = kmalloc(size, gfp);
if (!virt)
return NULL;
*handle = virt_to_dma(dev, virt);
return virt;
}
return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp,
pgprot_noncached(pgprot_kernel));
}
/*
* Allocate a writecombining region, in much the same way as
* dma_alloc_coherent above.
*/
void *
dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
{
return __dma_alloc(dev, size, handle, gfp,
pgprot_writecombine(pgprot_kernel));
}
#define pgprot_noncached(prot) __pgprot(pgprot_val(prot) &~(L_PTE_CACHEABLE | L_PTE_BUFFERABLE))
#define pgprot_writecombine(prot) __pgprot(pgprot_val(prot) &~L_PTE_CACHEABLE)
再结合网上的资料,由上面代码可以看出,两个函数都调用了__dma_alloc函数,区别只在于最后一个参数。
dma_alloc_coherent 在 arm 平台上会禁止页表项中的 C (Cacheable) 域以及 B (Bufferable)域。而 dma_alloc_writecombine 只禁止 C (Cacheable) 域.
C 代表是否使用高速缓冲存储器, 而 B 代表是否使用写缓冲区。
这样,dma_alloc_writecombine 分配出来的内存不使用缓存,但是会使用写缓冲区。而 dma_alloc_coherent 则二者都不使用。
C B 位的具体含义A和hanle是一一对应的,A是虚拟地址,而handle是总线地址。对任意一个操作都将改变写缓冲区内容。