嵌入式系统中的CACHE问题

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 22:31:01

ＡＣＨＥ项进行访问时，ＣＡＣＨＥ就会从ＲＡＭ中重新载入有效数据。在ｃｏｐｙｂａｃｋ模式下，处理器对ＣＡＣＨＥ进行写操作时，ＲＡＭ相应地址中的内容就变成过时。如果另外一个设备想访问ＲＡＭ中的这部分内容，ＣＡＣＨＥ就会抢占该访问周期，将有效的数据写入ＲＡＭ。然后被抢占的访问周期重新开始并将读到ＲＡＭ中的有效数据。但是，目前提供监听能力的板子并不多。

３解决的方法

根据上面的分析和讨论，可见问题正是由数据ＣＡＣＨＥ／ＲＡＭ的不一致性引起的。虽然关掉ＣＡＣＨＥ就可以解决一致性的问题，并且能够减小程序开发的复杂度。但是一个高性能的系统是需要ＣＡＣＨＥ的，关掉ＣＡＣＨＥ会大大降低系统的性能。因此，本文仅讨论在程序中加入代码来克服一致性问题的方法。

可以采用以下几种加入代码的方法来解决一致性的问题本文使用ＷＩＮＤＲＩＶＥＲ公司的嵌入式实时多任务操作系统ＶｘＷＯＲＫＳ，下面的函数都是ＶｘＷＯＲＫＳ提供的　：

（１）对于时间上不是那么关键的程序段，可以先用下面的代码维护数据ＣＡＣＨＥ的一致性。

ｃａｃｈｅＩｎｖａｌｉｄａｔｅ ＤＡＴＡ＿ＣＡＣＨＥ ａｄｄｒｅｓｓ ｂｙｔｅｓ　

／ 输入缓冲区／

．．．

ｃａｃｈｅＦｌｕｓｈ ＤＡＴＡ＿ＣＡＣＨＥ ａｄｄｒｅｓｓ ｂｙｔｅｓ　

／输出缓冲区／

（２）对于时间上比较关键的程序段采用如下原则：在每次使用输出缓冲区前将其更新；在每次使用输入缓冲区前使其无效。

将缓冲区标示为“ｎｏｎ－ｃａｃｈｅａｂｌｅ”可以防止一致性问题，这需要ＭＭＵ支持。在分配缓冲区时，将其标示为“ｎｏｎ－ｃａｃｈｅａｂｌｅ”即可。然而，动态缓冲区在释放时要标为“ｃａｃｈｅａｂｌｅ”，否则内存总会产生大量的缓冲区碎片。

下面给出一个高性能的驱动程序例子，它把更新／无效的概念进行了扩展。不是对整个ＣＡＣＨＥ系统，而是对每一个缓冲区都这样做。即通过分配对ＣＡＣＨＥ安全的缓冲区，在一个缓冲区的基础上操作，从而防止了不需要的更新／无效操作。在这个例子中使用了ＣＡＣＨＥ库中的函数ｃａｃｈｅＤＭＡＭａｌｌｏｃ 　，宏ＣＡＣＨＥ＿ＤＭＡ＿ＩＮＶＡＬＩＤＡＴＥ和ＣＡＣＨＥ＿ＤＭＡ＿ＦＬＵＳＨ实现一致性。在第４行调用函数ｃａｃｈｅＤＭＡＭａｌｌｏｃ 　后，如果指针返回为非空，则说明分配到了一块对于一致性问题来说是安全的缓冲区。

第７行驱动程序在缓冲区中写入要传给外部设备的数据，在第９行准备传给外设之前，驱动程序必须更新数据ＣＡＣＨＥ以保证要传的数据是在内存中，而不是在ＣＡＣＨＥ中。

当驱动程序准备读外设传给内存的数据，在第１３行驱动程序处理这些数据之前，必须使数据ＣＡＣＨＥ中对应于输入缓冲区的那部分无效以消除这些包含过时内容的条目。之后，驱动程序才能安全地处理从内存中取来的输入数据。

１: ＳＴＡＴＵＳｄｒｖＥｘａｍｐｌｅ ｐＢｕｆ　

２: ｖｏｉｄ ｐＢｕｆ ／ 缓冲区指针 ／

３: { /* 

４： ｐＢｕｆ＝ｃａｃｈｅＤＭＡＭａｌｌｏｃ ＢＵＦ＿ＳＩＺＥ　

５： ｉｆ ｐＢｕｆ＝＝ＮＵＬＬ　

６： ｒｅｔｕｒｎ ＥＲＲＯＲ　 ／内存分配失败／

７: ／其它初始化代码和向发送缓冲区填数据／

８: ＣＡＣＨＥ＿ＤＭＡ＿ＦＬＵＳＨ ｐＢｕｆ ＢＵＦ＿ＳＩＺＥ　

９: ｄｒｖＷｒｉｔｅ ｐＢｕｆ　 ／向外设发送数据／

１０: …… ／ 其它代码 ／