ARM920T处理器的缓存与写缓冲区详解

"这篇文档是关于2410处理器的手册附录，主要涉及缓存(CACHES)和写缓冲区(WRITEBUFFER)的详细解释，由作者自行翻译，包括了网上未翻译或翻译不完全的部分，如UART章节。手册介绍了ARM920T处理器中的指令缓存、数据缓存、写缓冲区以及物理地址TAGRAM的功能和工作原理。" 在ARM920T处理器中，缓存系统是提升性能的关键组件。它包括一个指令缓存、一个数据缓存、一个写缓冲区和一个物理地址TAGRAM。指令缓存和数据缓存都是16KB，两者分开，有助于减少内存访问延迟和带宽需求。缓存设计为64路相连，每个缓存块大小为8个字（32字节），设有有效位和两个修改位，支持半块回写。数据缓存的写策略（写通或写回）由MMU的页表项控制，而缓存替换算法可通过CP15寄存器中的RR位选择，可设定为随机或轮转替换。 物理地址TAGRAM的设计是为了与Windows CE兼容和优化中断响应时间。它存储了与数据缓存条目对应的实际物理地址，以便在回写时使用，同时虚拟地址TAG保存在缓存比较存储器(CAM)中，确保MMU不参与回写过程，防止因TLB更新导致的回写地址丢失。 写缓冲区能够暂存16个字的数据和4个地址，用于在数据实际写入内存之前暂时存储。这样可以提高效率，因为连续的数据写入可以合并成一次大操作，减少对内存系统的访问次数。 指令缓存同样是16KB，分为512个32字节的块，64路相连。它根据ARM9TDMI内核提供的虚拟地址进行操作，这个地址经过CP15的C13转换。指令缓存的分配策略在读取时执行，替换算法同样可由RR位设置，开机默认为随机替换。指令也可以被锁定在指令缓存中，防止被其他数据覆盖，锁定操作是以1/64的粒度进行的。 手册还提到，缓存维护操作允许有效地清空数据缓存或清除特定虚拟内存区域并使其无效，这对于保持指令缓存的一致性特别有用，特别是在代码更新或异常向量改变时。此外，写缓冲区的使用也有助于优化写操作的性能，减少对主内存的频繁访问。 总结来说，这份文档详细阐述了ARM920T处理器的缓存架构和管理机制，为理解和优化基于该处理器的系统提供了关键信息。