ARM处理器地址映射变换与Cache一致性

"本文档主要讨论了地址映射在处理器中的作用，特别是在使用MMU（Memory Management Unit）和Cache的情况下的动态变化。当系统执行DMA操作或者地址映射发生变化时，如何保持数据一致性是一个关键问题。文档提到了逻辑Cache和物理Cache的概念，以及它们在ARM处理器中的应用。ARM处理器以其高性能、低能耗和广泛应用在嵌入式领域著称。" 在现代计算机系统中，地址映射起着至关重要的角色。MMU允许操作系统在虚拟地址和物理地址之间进行转换，提供了内存保护和动态内存管理的能力。然而，这种转换在使用Cache时可能导致数据不一致。例如，当系统使用虚拟地址查询Cache时，如果地址映射关系改变，Cache中的数据可能不再对应于主存中的正确位置。同样，写缓存的使用也可能导致问题，因为处理器按照虚拟地址写入数据，而地址变换可能导致这些数据被错误地写入内存。 为了解决这些问题，系统在地址映射变化之前需要执行特定的操作序列，确保数据一致性。这可能包括清空Cache、更新映射表或延迟写操作直到映射关系稳定。对于不同类型的Cache，如逻辑Cache和物理Cache，处理方式也会有所不同。逻辑Cache位于处理器和MMU之间，使用虚拟地址存储数据，而物理Cache则直接使用物理地址，需要MMU先完成地址转换。 ARM处理器家族广泛使用了这种技术。早期的ARM7到ARM10以及StrongARM和Xscale处理器采用逻辑Cache，而ARM11（基于ARMv6架构）及后续型号则转向了物理Cache。ARM公司的商业模式，即设计芯片内核并授权给其他公司生产，使得ARM处理器在各种嵌入式设备中得到广泛应用，如移动通信、嵌入式控制和多媒体设备等。 ARM处理器的崛起可以追溯到1990年代，由苹果、Acorn和VLSI Technology共同创建。随着ARM6系列处理器的推出，公司开始迅速扩张，并在全球范围内建立办事处，最终成为一家在伦敦和纳斯达克上市的国际企业。至今，ARM处理器凭借其高性能、低功耗的特性，仍然是嵌入式计算和移动设备领域的主导力量。