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一、什么是Cache

Cache是一種容量比較小，但訪問(wèn)速度比較快存儲(chǔ)器。由于處理器的速度遠(yuǎn)高于主存，處理器直接從內(nèi)存中存取數(shù)據(jù)要等待一定周期，而Cache位于處理器與主存之間，保存著近一段時(shí)間處理器涉及到的主存塊內(nèi)容。在需要讀取數(shù)據(jù)是，處理器可能就會(huì)從Cache中讀取需要的數(shù)據(jù)，而不是從主存中獲取數(shù)據(jù)，這樣就提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

二、ARM處理器的Cache

ARM處理器支持Cache機(jī)制，并將Cache分開為I-Cache(指令緩存)和D-Cache(數(shù)據(jù)緩存)。系統(tǒng)剛上電時(shí)，I-Cacche中的內(nèi)容是無(wú)效的，并且I-Cacche的功能也是關(guān)閉的，CP15協(xié)處理器的SCTLR寄存器(系統(tǒng)控制寄存器)的bit[12]控制I-Cache的打開和關(guān)閉。I-Cache關(guān)閉時(shí)，CPU每次取指令都要讀主存，所以性能比較低。因此應(yīng)該盡快打開I-Cache。同樣，系統(tǒng)剛上電時(shí), D-Cache中的內(nèi)容是無(wú)效的，并且D-Cache的功能也是關(guān)閉的，SCTLR寄存器的bit[2]控制D-Cache的打開和關(guān)閉。因?yàn)镈-Cache必須在開啟MMU(內(nèi)存管理單元)后才能使能，而本程序并不打算開啟MMU，所以這里我們不是能D-Cache，只研究I-Cache。

三、Cache測(cè)試

我們使用Exynos4412處理器開發(fā)板，該處理器采用32nm制程，擁有四枚主頻可達(dá)1.4 GHz的Cortex-A9通用處理核心，擁有32 KB I- Cache和32 KB D- Cache，1 MB L2 Cache。以下是I-Cache的測(cè)試代碼，如下：

.section .text

.globl _start

_start:

ldr r0, =WTCON

mov r1, #0

str r1, [r0]

mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0

/* orr r0, r0, #0x1000 @Enable ICache */

bic r0, r0, #0x1000 @Disable ICache

mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0

ldr r0, =GPF3CON

ldr r1, =0x10000

str r1, [r0]

led_flash:

ldr r0, =GPF3DAT

mov r1, #0x10

str r1, [r0]

bl delay

mov r1, #0x0

str r1, [r0]

bl delay

bled_flash

delay:

cmp r0, #0

subne r0, r0, #1

bne delay

.end

將該程序放到Exynos4412開發(fā)板上測(cè)試，先使能I-Cache，再關(guān)閉I-Cache，觀察LED燈閃爍的頻率變化。我們能夠發(fā)現(xiàn)，使能I-Cache燈的閃爍頻率比較高，關(guān)閉I-Cache閃爍頻率低，這說(shuō)明處理器執(zhí)行過(guò)的指令被I-Cache緩存，當(dāng)處理器再一次執(zhí)行該指令時(shí)，處理器只需要從Cache中取出需要的指令，而不再需要訪問(wèn)主存儲(chǔ)器，不必等待一段時(shí)間，從而提高了系統(tǒng)的效率。