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。