CACHE.doc

Cache是一种特殊的存储器，它由Cache 存储部件和Cache控制部件组成。Cache 存储部件一般采用与CPU同类型的半导体存储器件，存取速度比内存快几倍甚至十几倍。而Cache 控制器部件包括主存地址寄存器、Cache 地址寄存器，主存—Cache地址变换部件及替换控制部件等。The ultimate purpose of a cache is to reduce the average memory access time.??????? 《TMS320C6000 DSP Cache User’s Guide》This document explains the fundamentals of memory caches and describes how to efficiently utilize the TMS320C6000 DSP two-level internal cache-based memory architecture. It shows how to maintain coherence with external memory, how to use DMA to reduce memory latencies, and how to optimize your code to improve cache efficiency. ? ??????????????????????????????????????????????????????? TMS320C64x L1 L2 Cache架构??????????????????????????????????????????????????? /logs/8227255.htmlC64x Cache ArchitectureC64x CPU使用2级的Cache架构+外部内存(external memory)，Level 1 Cache 按照功能分为L1 Program Cache和L1 Data Cache。每个L1 Cache的大小为16k Byte，也就是说C64x CPU有16k L1P Cache 和 16k L1D Cache。CPU访问L1Cache可以无需任何延迟。因为L1 Cache的时钟频率是和C64x CPU同样为600 M。Level 2 Memory 其实是C64x 的片内内存(addressable on chip memory)，大小为1024k， 可以设置为L2 Cache或 普通内存。L2 Cache主要是对片外内存做Cache，L2 普通内存可以用来做高速访问的内存。L2 Memory的时钟频率是300M。L1D Cache Miss 访问L2 Cache的时钟延迟是8 cycle ， 而访问L1D Cache Miss 访问L2 Memory的时钟延迟是 6 cycle。 另外 L2 Cache 是同时作为Program Cache和Data Cache使用的。如果L1和L2 Cache 都Miss，访问外部内存的速度则是非常慢的，因为C64x 的外部存储器时钟是100M-133M，因此要尽量避免CPU访问外部内存，才是有效提高程序性能的关键。//???????????????????????????????????????????????? 图1 Flat Versus Hierarchical Memory ArchitectureL1 Cache分为独立的程序缓存 (L1P) 和数据缓存 (L1D) ，其大小各为16KBytes，访问速度与DSP内核的运行时钟相匹配，L2 Cache则采用统一的形式管理，其大小从256KB到1MB不等，访问速度相比L1 cache大大降低。L2 Cache通过DMA与外部低速的存储器件进行数据交换。 ??????? 地址映像和地址变换：将主存地址映像到/转换成Cache地址，以“块”为单位进行数据交换。Direct-Mapped Cache，每个主存块只能映像到唯一一个特定Cache块位置，一般取模mod，Multiple locations may map to a single location in the cache，也称single-way set-associative cache；N-way Set-Associative Mapping Cache，组间直接映像，组内全相联映像，multi-way set-associative cachFully-associative cache：any memory address to be stored at any location within the cache写回法（Writ