中文字幕在线一区二区在线,久久久精品免费观看国产,无码日日模日日碰夜夜爽,天堂av在线最新版在线,日韩美精品无码一本二本三本,麻豆精品三级国产国语,精品无码AⅤ片,国产区在线观看视频

      嵌入式系統(tǒng)中的CACHE問題

      時間:2024-08-26 14:14:51 理工畢業(yè)論文 我要投稿
      • 相關(guān)推薦

      嵌入式系統(tǒng)中的CACHE問題

      摘要:描述了在實時嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中遇到的與CACHE有關(guān)的問題。對引起這些問題的原因——CACHE和RAM的不一致性進行了討論。最后,提出了解決問題的方法。

      隨著社會的發(fā)展、人們生活水平的提高,人們對嵌入式計算機應用的要求也越來越高。因此,對嵌入式系統(tǒng)的性能要求也越來越高。明顯體現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)的CPU速度的不斷提高上。但問題也隨之而來,嵌入式CPU的主頻不斷地提高,一方面加強了CPU的處理能力,另一方面,在速度上造成了與慢速的系統(tǒng)存儲器極不相配的情況,從而影響了整個系統(tǒng)的性能。

      為了解決這個問題,引入了CACHE技術(shù)。CACHE是一種高速緩沖存儲器,是為了解決CPU和主存之間速度不匹配而采用的一項重要技術(shù)。通過在主存和高速CPU之間設置一個小容量的高速存儲器,在其中存放CPU常用的指令和數(shù)據(jù),CPU對存儲器的訪問主要體現(xiàn)在對SRAM的存取,CPU可以不必加等待狀態(tài)而保持高速操作。

      采用CACHE技術(shù),解決了CPU與主存之間速度不匹配的問題;但它又帶來了一些其它問題,如本文將提到的一致性問題。

      1 問題的發(fā)現(xiàn)與原因

      在進行某嵌入式系統(tǒng)項目的開發(fā)過程中,有一個環(huán)節(jié)需要使用DMA方式進行數(shù)據(jù)傳輸。當程序運行后,發(fā)現(xiàn)傳到目的地的數(shù)據(jù)塊中經(jīng)常會有一些錯誤的字節(jié)。如:數(shù)據(jù)本應為00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B ...(16進制),結(jié)果卻是00 01 02 03 00 00 00 00 08 09 0A 0B ...。在某些環(huán)節(jié)也出現(xiàn)了類似的問題。例如,通過HDLC通道向外發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)送的總是緩沖區(qū)初始化時的內(nèi)容,實際要發(fā)送的數(shù)據(jù)總是發(fā)不出去,但使用調(diào)試工具看內(nèi)存中的數(shù)據(jù),卻是正確的。

      經(jīng)過一段時間的調(diào)試,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)這種現(xiàn)象的環(huán)節(jié)都使用了DMA傳輸數(shù)據(jù)。在通過HDLC通道發(fā)送數(shù)據(jù)的例子中,HDLC通道內(nèi)部也是用DMA方式從內(nèi)存直接讀數(shù)據(jù)并向外發(fā)送。經(jīng)過分析,認為問題的原因是出在CACHE上,是由于CACHE數(shù)據(jù)與內(nèi)存數(shù)據(jù)的不一致性造成的。

      所謂CACHE數(shù)據(jù)與內(nèi)存數(shù)據(jù)的不一致性,是指:在采用CACHE的系統(tǒng)中,同樣一個數(shù)據(jù)可能既存在于CACHE中,也存在于主存中,數(shù)據(jù)一樣則具有一致性,數(shù)據(jù)若不一樣就叫做不一致性。具體表現(xiàn)在兩個方面:

      (1)更新時可能CACHE中的數(shù)據(jù)更新,而主存未更新,則造成數(shù)據(jù)丟失;

      (2)在有DMA控制器的系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng)中,有多個部件可以訪問主存。這時,可能其中有些部件是直接訪問主存,也可能每個DMA部件和處理器配置一個CACHE。這樣,主存的一個區(qū)塊可能對應于多個CACHE中的一個區(qū)塊。于是會產(chǎn)生主存中的數(shù)據(jù)被某個總線部件更新過,而某個CACHE中的內(nèi)容未更新,造成數(shù)據(jù)過時。

      2 問題的分析

      要解釋這個問題,首先要了解CACHE的工作模式。CACHE的基本工作模式有兩種:write-through模式和 copyback模式。在write-through模式下,所有的寫操作都寫入CACHE和RAM,保證了CACHE和RAM的一致。然而,每次對RAM都有寫操作會使處理器的處理能力降低,并且占用總線帶寬。在copyback模式下,寫操作只寫入CACHE,不寫入RAM,從而提高了處理器性能和總線帶寬。copyback模式下,CACHE中的內(nèi)容只有在需要的時候才寫到RAM中。當CACHE中無可用空間時,一般使用最近最少使用算法(LRU)來決定哪一個CACHE項被替換。copyback模式提供了很高的系統(tǒng)性能,但是需要更多的一致性作保證。為了便于理解,給出一個使用了CACHE的系統(tǒng)的邏輯框圖,如圖1所示。

      該系統(tǒng)中兩個地方會發(fā)生CACHE的不一致性:

      (1)數(shù)據(jù)CACHE / RAM

      數(shù)據(jù)CACHE與RAM之間的問題源于處理器和其他總線控制器對RAM的異步讀寫訪問。DMA設備和其他總線控制器對RAM的訪問是引起CACHE一致性問題的主要原因,這個問題可以通過在程序中加入一些代碼來解決。

      (2)共享CACHE LINE

      當一個CACHE LINE被兩個以上的線程共享時,也會產(chǎn)生一致性問題。當某個線程使一個CACHE LINE無效時,這個CACHE LINE中的一些項可能屬于另外一個線程。這個問題也可以通過一定的方法來避免,只要在分配內(nèi)存時大小是CACHE LINE大小的整數(shù)倍即可。

      在哈佛體系結(jié)構(gòu)、copyback模式和無軟件干預的前提下,最佳的保持一致性的方法就是使用具有總線監(jiān)聽能力的硬件。將CACHE、RAM、DMA設備和其它所有的總線主控設備都連到一個物理總線上,以使CACHE可以對該總線上的總線交互過程進行監(jiān)聽,CACHE將對總線上的地址周期和控制(讀/寫)比特監(jiān)聽,數(shù)據(jù)周期則被延遲到需要時才進行。當CACHE中的一項被一個異步操作修改時,該CACHE項就會被標為無效。如果處理器對一個已經(jīng)被標為無效的CACHE項進行訪問時,CACHE就會從RAM中重新載入有效數(shù)據(jù)。在copyback模式下,處理器對CACHE進行寫操作時,RAM相應地址中的內(nèi)容就變成過時。如果另外一個設備想訪問RAM中的這部分內(nèi)容,CACHE就會搶占該訪問周期,將有效的數(shù)據(jù)寫入RAM。然后被搶占的訪問周期重新開始并將讀到RAM中的有效數(shù)據(jù)。但是,目前提供監(jiān)聽能力的板子并不多。

      3 解決的方法

      根據(jù)上面的分析和討論,可見問題正是由數(shù)據(jù)CACHE / RAM的不一致性引起的。雖然關(guān)掉CACHE就可以解決一致性的問題,并且能夠減小程序開發(fā)的復雜度。但是一個高性能的系統(tǒng)是需要CACHE的,關(guān)掉CACHE會大大降低系統(tǒng)的性能。因此,本文僅討論在程序中加入代碼來克服一致性問題的方法。

      可以采用以下幾種加入代碼的方法來解決一致性的問題?本文使用WIND RIVER公司的嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)VxWORKS,下面的函數(shù)都是VxWORKS提供的?:

      (1)對于時間上不是那么關(guān)鍵的程序段,可以先用下面的代碼維護數(shù)據(jù)CACHE的一致性。

      cacheInvalidate ?DATA_CACHE? address? bytes??

      /? 輸入緩

      【嵌入式系統(tǒng)中的CACHE問題】相關(guān)文章:

      嵌入式實時系統(tǒng)中的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題03-18

      嵌入式Linux系統(tǒng)中的GUI系統(tǒng)的研究與移植03-18

      嵌入式系統(tǒng)中的Flash存儲管理03-18

      UML 在嵌入式系統(tǒng)設計中的應用03-18

      嵌入式系統(tǒng)中“軟外設”的研究03-19

      嵌入式系統(tǒng)中的內(nèi)存壓縮技術(shù)03-18

      嵌入式系統(tǒng)中的線性Flash文件系統(tǒng)設計03-21

      嵌入式系統(tǒng)中的PS/2接口設計11-22

      液晶顯示在嵌入式系統(tǒng)中的應用03-21

      主站蜘蛛池模板: 亚洲xx视频| 久久视频在线视频精品| 丰满人妻无套中出中文字幕| 国产成人内射视频免费观看| 天堂av在线免费播放| 亚洲精品精品日本日本| 久久迷青品着产亚洲av网站 | 免费人妻精品一区二区| 国产乱人视频在线观看播放器| 精品国产v一区二区三区| 久久久久一| 日本口爆吞精在线视频| 亚洲AV无码成人精品区日韩密殿| 亚洲中文无码精品久久不卡| 午夜久久精品国产亚洲av| 一区二区三区国产97| 丰满少妇棚拍无码视频| 91青草久久久久久清纯| 常州市| 国产av无码专区亚洲aⅴ| 加勒比熟女精品一区二区av| 金乡县| 阿拉善左旗| 亚洲熟妇av不卡一区二区三区| 偷拍自拍视频一区二区三区| 在线免费观看视频1区| 久久伊人精品只有这里有| 大同县| 通榆县| 免费一级欧美大片久久网| 国内精品少妇高潮在线看男男| 日韩人妻无码精品系列专区无遮| 定陶县| 国产成品精品午夜视频| 亚洲男人天堂av一区| 集贤县| 金溪县| 在线观看精品视频一区二区三区| 亚洲精品成人av一区| 啪啪网站免费观看| 国产精品一卡二卡三卡|