OR1200中資料Cache的使用情景分析

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以下內容摘自《步步驚芯——軟核處理器內部設計分析》一書

 

13.7 DCache使用情景之一——儲存指令執行階段DCache失靶

      儲存指令執行階段DCache失靶這種情景在通寫法、回寫法策略下有不同的執行過程，在通寫法策略下直接寫儲存空間中對應的地址，不操作DCache。在回寫法策略下，首先判斷目的地址對應的DCache中目錄表的line是否被修改，如果是（Dirty為1），則將該line寫回到記憶體，然後將目的地址所在的記憶體塊讀入DCache，填充到對應line，然後再修改DCache中對應目的地址的資料；如果目的地址對應的line沒有被修改（Dirty為0），那麼直接將目的地址所在的記憶體塊讀入DCache，填充到對應line，然後再修改DCache中對應目的地址的資料。13.7所示。

 

（具體分析過程參考書中本文）

13.8 DCache使用情景之二——儲存指令執行階段DCache命中

      儲存指令執行階段DCache命中這種情景在通寫法、回寫法策略下也有不同的執行過程，在通寫法策略下，既要寫DCache中目錄表對應的line，還要寫記憶體中對應的地址，在回寫法策略下，只是寫DCache中目錄表對應的line。13.11所示。

（具體分析過程參考書中本文）

 

13.9 DCache使用情景之三——l.mtspr指令寫DCache中特殊寄存器

      DCache中有三個特殊寄存器：DCBIR、DCBFR、DCBWR，其作用在13.3節已說明。從程式碼分析中可以發現，在通寫法策略下，只能使用DCBIR、DCBFR，在回寫法策略下，可以使用全部三個特殊寄存器。這也是很好理解的，在通寫法策略下，DCache目錄表中line的標誌位Dirty始終為0，所以DCBIR、DCBFR的作用是一樣，並且沒必要存在DCBWR寄存器，所以本章將指令l.mtspr寫DCache中特殊寄存器這一情景又分為如下四種情景：

      （1）通寫法策略下，指令l.mtspr寫DCBIR、DCBFR

      （2）回寫法策略下，指令l.mtspr寫DCBIR

      （3）回寫法策略下，指令l.mtspr寫DCBWR

      （4）回寫法策略下，指令l.mtspr寫DCBFR

（具體分析過程參考書中本文）

 

13.10 DCache分析小結

      DCache有多種使用情景，本章只是分析了其中的三種，但這已經足夠我們瞭解DCache的工作過程了，其餘情景的處理過程與此是類似的。筆者個人感覺DCache模組是OR1200中最複雜的模組，因為要考慮到載入、儲存指令，還要考慮採用的寫策略是通寫法、回寫法，還要考慮DCache中對應目錄項的標誌位V、Dirty的情況，所以很複雜。為此，在本章最後分別給出在通寫法、回寫法情況下，DCache的工作流程圖，13.18、13.19所示，其中也給出了DC_FSM模組中有限狀態機器各個狀態之間的轉換情況。