本節內容主要講述CortexR52內核Cache的具體操作包括使緩存無效(invalidate)操作,清除(clean)緩存。有的時候客戶可能需要對cache做一些清理,比如invalidate,clean等操作。雖然目前在cortex R52內核很少需要操作cache,但是本節依然給一些操作指導和實踐,以備以后不時之須。
操作Cache的指令
關于操作cache的指令需要參考arm cortex r52內核技術手冊:
3.2.9 c7 System operations
如下表中對cache的invalidate操作和clean操作。下表中其它的操作也可以根據具體的項目需求實踐。
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Invalidate data cache line by VA to PoC” 和 “Invalidate data cache line by set/way” 是在處理緩存時常見的兩種操作方式,它們的主要區別在于緩存失效(Invalidate)的范圍和方式。
1Invalidate data cache line by VA to PoC
這種操作通過虛擬地址(Virtual Address,VA)來使緩存行無效。
“PoC”代表“Point of Coherency”,意味著失效操作會影響到數據在內存中的一致性點。
這種失效方式通常用于需要保證數據一致性的情況,例如在多處理器系統中,如果一個處理器修改了內存中的數據,需要確保其他處理器不會使用到舊的緩存數據。
2Invalidate data cache line by set/way
這種操作通過緩存的集合(set)或者組(way)來使緩存行無效。
它通常用于更細粒度的緩存控制,可以針對特定的緩存集合或組進行失效操作。
這種方式可能更適用于一些特定的優化場景,例如在某些情況下只需要失效某些緩存組而不是全部的緩存行。
總的來說,兩種方式都是用于使緩存行無效的操作,但在具體的應用場景中,可能會根據需要選擇合適的方式來進行緩存控制。
Cache Line緩存行的概念
緩存行(Cache Line)是計算機體系結構中的一個重要概念,用于描述緩存系統中數據的基本單位。它定義了在緩存中連續的一組數據塊,這些數據塊在緩存中的存儲和管理是以緩存行為單位進行的。
在多數現代處理器中,緩存被組織成一系列的緩存行,每個緩存行可以存儲一定數量的數據。當CPU訪問內存時,它通常會先檢查緩存以查看所需數據是否已經存在于其中。如果數據位于緩存行中,這被稱為“命中”(Cache Hit),CPU可以直接從緩存中讀取數據,而不必訪問主存。如果數據不在緩存中,就需要從主存加載,這稱為“緩存未命中”(Cache Miss)。
緩存行的大小在不同的體系結構中可能會有所不同,但通常是64字節(或者更大)。當CPU請求一個地址中的數據時,它實際上會請求整個緩存行,而不僅僅是單個數據。這是因為緩存的性能通常會受益于數據的局部性原則,即一旦某個數據被訪問,其周圍的數據也很可能會被接下來訪問。通過將連續的數據存儲在同一個緩存行中,可以提高緩存的命中率和性能。
理解緩存行的概念對于優化程序的性能至關重要。程序員可以通過合理地利用數據的局部性原則,以及避免緩存未命中的情況,來優化程序的訪存模式,從而提高整體性能。
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原文標題:解密Cortex R52內核Cache:操作實踐、性能測試與深度解析(3)
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