QMEM详解:OR1200中的关键存储模块与Wishbone总线架构
第3章QMEM剖析深入探讨了OR1200中的一个重要模块——快速内存(QMEM)。在构建最小系统时,QMEM扮演着核心角色,因为所有指令都被存储在其中,这是通过修改`or1200_qmem_top.v`顶层文件来实现的。QMEM之所以被设计成这样,是因为它位于指令内存管理单元(IMMU)与指令缓存(ICache)以及数据内存管理单元(DMMU)与数据缓存(DCache)之间,构成了Wishbone总线的关键路径,有助于理解和解析总线操作。 QMEM本身非常简单,实质上是一个片上随机访问存储器(RAM),能在一个时钟周期内读取存储内容。它并非一级缓存(L1Cache),因为它可以被直接寻址,且不存在替换问题。QMEM的主要作用包括存储常用代码(如上下文切换信息、异常处理程序和堆栈),提供快速访问路径,特别是在取指令的过程中,CPU会首先查询QMEM,如果指令在QMEM范围内,则立即获取;否则,地址会被转发给ICache进一步查找。 QMEM在OR1200架构中的关键位置如图3.1所示,其工作流程涉及指令的有效地址(Effective Address, EA)由CPU提供,IMMU负责地址转换为物理地址(Physical Address, PA),然后送入QMEM。只有当地址指向QMEM内的空间时,才会直接执行指令,否则通过Wishbone总线传递给其他缓存或内存。 在OR1200的运行过程中,QMEM在取指令、加载数据和存储数据三种场景下发挥作用,但本章主要聚焦于取指令的分析,后续章节将讨论加载和存储数据的处理。取指令分为复位后读取第一条指令和正常运行时的指令读取,这两个场景在本章末尾将分别进行详细剖析。 总结来说,QMEM作为OR1200系统中的关键组件,其设计和工作原理对于理解整个处理器体系结构以及Wishbone总线的运作至关重要。通过分析QMEM,我们可以更好地掌握OR1200的性能优化策略和内存管理机制。
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