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1、ARMV8-aarch64的MMU學習筆記
2、aarch64的TCR寄存器介紹

文章目錄

• • • • 1、MMU/Cache相關的一些基本概念
      • • (1)、Write-through 和 Write-back
        • (2)、Write allocate 和No-write allocate
        • (3)、Inner 和Outer
        • (4)、Shareable、Inner-shareable、outer-shareable
      • 2、MMU/cache maintenance相關的寄存器
      • • (1)、address translation
        • (2)、TLB maintenance
        • (3)、cache maintenance
        • (4)、Base system registers
        • • TTBR0_ELx TTBR1_ELx
          • TCR_ELx
          • MAIR_ELx

1、MMU/Cache相關的一些基本概念

(1)、Write-through 和 Write-back

Write-through- Write is done synchronously both to the cache and to the backing store. Write-back (or Write-behind) - Writing is done only to the cache. A modified cache block is written back to the store, just before it is replaced.

• Write-through（直寫模式）在數(shù)據(jù)更新時，同時寫入緩存Cache和后端存儲。此模式的優(yōu)點是操作簡單；缺點是因為數(shù)據(jù)修改需要同時寫入存儲，數(shù)據(jù)寫入速度較慢
• Write-back（回寫模式）在數(shù)據(jù)更新時只寫入緩存Cache。只在數(shù)據(jù)被替換出緩存時，被修改的緩存數(shù)據(jù)才會被寫到后端存儲。此模式的優(yōu)點是數(shù)據(jù)寫入速度快，因為不需要寫存儲；缺點是一旦更新后的數(shù)據(jù)未被寫入存儲時出現(xiàn)系統(tǒng)掉電的情況，數(shù)據(jù)將無法找回。

(2)、Write allocate 和No-write allocate

Write-misses寫缺失的處理方式 對于寫操作，存在寫入緩存缺失數(shù)據(jù)的情況，這時有兩種處理方式： Write allocate (aka Fetch on write) - Datum at the missed-write location is loaded to cache, followed by a write-hit operation. In this approach, write misses are similar to read-misses. No-write allocate (aka Write-no-allocate, Write around) - Datum at the missed-write location is not loaded to cache, and is written directly to the backing store. In this approach, actually only system reads are being cached.

• Write allocate方式將寫入位置讀入緩存，然后采用write-hit（緩存命中寫入）操作。寫缺失操作與讀缺失操作類似。

• No-write allocate方式并不將寫入位置讀入緩存，而是直接將數(shù)據(jù)寫入存儲。這種方式下，只有讀操作會被緩存。

無論是Write-through還是Write-back都可以使用寫缺失的兩種方式之一。只是通常Write-back采用Write allocate方式，而Write-through采用No-write allocate方式；因為多次寫入同一緩存時，Write allocate配合Write-back可以提升性能；而對于Write-through則沒有幫助。

(3)、Inner 和Outer

• Inner Cache是指在微架構之內的Cache，如ARM微架構中含有L1和L2兩級Cache，
• Outer Cache指在微架構之外的Cache

(4)、Shareable、Inner-shareable、outer-shareable

Shareable的很容易理解，就是某個地址的可能被別人使用。我們在定義某個頁屬性的時候會給出。Non-Shareable就是只有自己使用。當然，定義成Non-Shareable不表示別人不可以用。某個地址A如果在核1上映射成Shareable，核2映射成Non-Shareable，并且兩個核通過CCI400相連。那么核1在訪問A的時候，總線會去監(jiān)聽核2，而核2訪問A的時候，總線直接訪問內存，不監(jiān)聽核1。顯然這種做法是錯誤的。

對于Inner和Outer Shareable，有個簡單的的理解，就是認為他們都是一個東西。在最近的ARM A系列處理器上上，配置處理器RTL的時候，會選擇是不是把inner的傳輸送到ACE口上。當存在多個處理器簇或者需要雙向一致性的GPU時，就需要設成送到ACE端口。這樣，內部的操作，無論inner shareable還是outershareable，都會經(jīng)由CCI廣播到別的ACE口上。

2、MMU/cache maintenance相關的寄存器

MMU(address translation /TLB maintenance)、cache maintenance相關的寄存器

(1)、address translation

address translation 共計14個寄存器

(2)、TLB maintenance

TLB maintenance數(shù)十個寄存器
(以下截取部分)

(3)、cache maintenance

(4)、Base system registers

系統(tǒng)寄存器中, 和MMU/Cache相關的寄存器有:

TTBR0_ELx TTBR1_ELx

(aarch64)

• TTBR0_EL1
• TTBR0_EL2
• TTBR0_EL3
• TTBR1_EL1
• VTTBR_EL2

(aarch32)

• TTBR0
• TTBR1
• HTTBR
• VTTBR

TCR_ELx

(aarch64)

• TCR_EL1
• TCR_EL2
• TCR_EL3
• VTCR_EL2

(aarch32)

• TTBCR(NS)
• HTCR
• TTBCR(S)
• VTCR

MAIR_ELx

• MAIR_EL1
• MAIR_EL2
• MAIR_EL3

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ARM架构中MMU/TLB/Cache的一些概念和寄存器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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