嵌入式編程需注意的Cache機制及其原理
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如果沒有Cache的影響，結果應該是55 aa aa。可見，Cache關閉再打開的確可造成Cache數據過時。
3其他CPU解決方案
Atmel公司的AT91RM9200和Samsung公司的S3C44B0，用這兩種CPU先后移植過操作系統(tǒng)，且在對外設訪問的整個過程中Cache都是使能的。它們的解決方案是什么呢?
AT91RM9200是ARM9系列帶有MMU的CPU。MMU對內存有分頁管理功能，可以實現(xiàn)多個進程的內存空間保護。Cache是通過MMU管理的，這也是Cache和MMU經常同時存在的原因。
S3C44B0和S3C4510B同樣都是Samsung公司產品，并且都不帶MMU。與S3CA510不同的是，S3C4480自帶的SFR可以配置非緩存范圍，即使Cache使能，所設置范圍的地址空間訪問也不通過Cache實現(xiàn)。這樣，可以很方便地實現(xiàn)內存是緩存區(qū)，其他外設是非緩存區(qū)。
這兩種方案對于S3C4510B都無法實現(xiàn)。網絡上有人用volatile關鍵字解決外設訪問問題。volatile關鍵字是在源代碼中給編譯器看的，它可能影響編譯器的編譯結果，但是最終CPU執(zhí)行都體現(xiàn)到匯編語句，如果匯編語句都不能解決Cache問題，volatile語句也是不可能解決的。
對于易變數據的外設使用volatile關鍵字是應該的，可避免編譯器的優(yōu)化，比如以下語句：
在兩次讀取portAdd地址的數據相同時等待，可以用到等待信號跳變的程序。如果將volatile關鍵字去除，有可能經編譯器優(yōu)化，Value2不會從實際的portAdd地址讀取數據，而是利用Valuel讀取語句的中間寄存器直接獲得。
4 本文解決方案
由S3C4510B手冊上第5節(jié)的第4頁可知，可以通過兩種方式保證Cache數據的正確：
①對Cache映射表的Tag RAM數據清零。Cache映射表數據一般是通過上電復位清零的，如果Cache或內存段的設置被修改，則會造成Cache映射表數據廢棄，這時就需要通過程序對Cache映射表數據清0。
②S3C4510B提供非Cache方式訪問控制位，控制位ADDR[26](地址線26位)為“1”時，按非Cache方式訪問。因此，Cache使能的情況下，地址0x000 0000～0x3FFFFFF按Cache方式訪問，而0x400 0000～0x7FF FFFF按非Cache方式訪問。實際上，0x000 0000+offset與0x400 0000+offset(offset在0x000 0000～0X3FF FFFF之間)是同一地址，不同的是Cache是否起作用。
可以得到兩種解決方案：
(1)Cache映射表手動更新 既然在開關Cache之后內容過時，并且CPU不會自動刷新，可以通過手動更新的辦法來拋棄廢舊信息。也就是說，將Tag RAM區(qū)(前面所說的Cache映射表)清除，這樣所有Cache數據區(qū)的內容都不使能，再次讀取數據時同時更新Cache映射表和Cache數據區(qū)內容，之后才能使用。清除操作將Tag RAM的1 KB內容清零，需要消耗一定時間；并且這樣操作后Cache是0命中率的，只有一定訪問次數后Cache信息重新填滿，才能恢復正常的命中率。因此，頻繁地開關Cache時采用這種方案是不可取的。
(2)bit26位控制Cache使能
S3C4510B的地址線為26位(bit0～bit25)，實際上CPU可訪問空間為32位(bit0～bit31)。一般我們都不使用bit26～bit31，不過S3C4510B的這些位有著特殊的控制功能。通過bit26的高電平可以禁止該地址的Cache功能，因此將外設的地址由原來的ADDR_PORT改為(ADDR PORTO(126))，就可以實現(xiàn)外設訪問時Cache不使能。這樣就不用改為SYSCFG的Cache使能控制位。比較來看，SYSCFG的Cache使能位是控制整個CPU訪問的Cache使能與否，而bit26只控制當前訪問的一個具體地址的Cache使能與否。采用這種解決方案理論上有依據，并且可以最大程度發(fā)揮CPU的功能。
5 修改程序后的試驗結果
修改Cache解決方案后，可以解決內存訪問錯誤的問題。經過測試，采用“bit26位控制Cache使能”的方案可以順利訪問外設，代碼執(zhí)行始終是在Cache使能的情況下，并且不影響內存數據。若完全關閉Cache的程序，執(zhí)行同樣代碼需要花費5～8倍的時間。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/157381.htm linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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