对ARM紧致内存TCM的理解 转

ARM 的ram包括静态ram，动态ram，TCM。

TCM 是一个固定大小的 RAM ，紧密地耦合至处理器内核，提供与 cache 相当的性能，相比于 cache 的优点是，程序代码可以精确地控制什么函数或代码放在那儿 (RAM 里 ) 。当然 TCM 永远不会被踢出主存储器，因此，他会有一个被用户预设的性能，而不是象 cache 那样是统计特性的性能提高。
TCM 对于以下几种情况的代码是非常有用、也是需要的：可预见的实时处理（中断处理）、时间可预见（加密算法）、避免 cache 分析（加密算法）、或者只是要求高性能的代码（编解码功能）。随着 cache 大小的增加以及总线性能的规模， TCM 将会变得越来越不重要，但是他提供了一个让你权衡的机会
那么，哪一个更好呢？他取决于你的应用。 Cache 是一个通用目的的加速器，他会加速你的所有代码，而不依赖于存储方式。 TCM 只会加速你有意放入 TCM 的代码，其余的其他代码只能通过 cache 加速。 Cache 是一个通用目的解决方案， TCM 在某些特殊情况下是非常有用的。假如你不认为需要 TCM 的话，那么你可能就不需要了，转而加大你的 cache ，从而加速运行于内核上的所有软件代码

紧致内存是指片上快速存储区，与片上缓存具有同等的性能，但因为程序可完全控制紧致内存，因而比统计复用的缓存有更好的可预测性。这是ARM5TE引入的特性，目的是通过这一快速的存储区，一方面提高某些关键代码（如中断处理函数）的性能，另方面使存储访问延迟保持一致，这是实时性应用所要求的。ARM6对 TCM操作做了进一步的规范。

TCM的应用领域：可预测的实时处理（中断处理）、避免缓存分析（加密算法）、或单纯的性能提高（处理器侧编解码）等。

如同缓存的哈佛结构，指令 TCM和数据 TCM是分开的。 TCM有两种使用方式：作为快缓存使用，和作为本地内存使用。

本地内存
这时， TCM被用作更快速的内存，如同一般的RAM。因为指令段有时也是数据访问的对象，指令 TCM实际上是指令数据一体化 TCM。对 TCM写操作后和后续对此写操作的依赖指令之间必须跟一个阻塞操作。

快缓存（smartcache）
TCM可以配置成当作外部RAM的缓存使用，对应的外部RAM也要设置可缓存标志。如果被缓存的外部RAM可以由多处理器共享，那么 TCM是否与共享数据保持一致并没有规定，而由具体实现厂家决定。

TCM与缓存的内容不会自动保持一致，这意味着 TCM映射到的内存区域必须是不缓存的区域。如果一个地址同时落在缓存和 TCM内，那么访问这一地址的结果是不能预测的。另一个限制是各个 TCM必须要配置成不相交的。

TCM的配置
通过CP15的0、1、9号寄存器进行：
0号寄存器
读CP15的0号寄存器，opcode2为2：
MRC p15, 0, Rd, C0, C0, 2
返回 TCM状态寄存器的内容，其中，16－18位代表数据 TCM个数，0－3代表指令 TCM个数。

1号寄存器
ARM6之前，1号寄存器的16位和18位用于使能数据 TCM和指令 TCM（ARM946，ARM966），ARM6因为可以使用9号寄存器控制每一块 TCM的使能状态，所以1号寄存器的这两个位就过时了，应该置1。

9号寄存器
每个 TCM都有一个 TCM区域寄存器，设置这个寄存器就可以设置 TCM的基址和大小。在设置 TCM区域寄存器前，需要设置 TCM选择寄存器。
下面是访问这些相关寄存器的指令：

ARM Instruction                             TCM Region Register
MRC/MCR P15, 0, Rd, C9, C1, 0      Data TCM Region Register
MRC/MCR P15, 0, Rd, C9, C1, 1      Instruction/Unified TCM Region Register
MRC/MCR P15, 0, Rd, C9, C2, 0      TCM Selection Register

TCM区域寄存器的结构：
Base Address (Physical Address)[31-12] SBZ/UNP[11-7] Size[6-2] SC[1] En[0]

其中：
En位是使能位，置1时使能此 TCM；
SC位置位表示此 TCM被用作快缓存（smartcache），清零表示本地内存；
Size字段是只读的，含义如下：

Size         Memory     Size             Memory
filed        size             field            size
0b00000     0K            0b01101     4M
0b00011     4K            0b01110     8M
0b00100     8K            0b01111     16M
0b00101     16K          0b10000     32M
0b00110     32K          0b10001     64M
0b00111     64K          0b10010     128M
0b01000     128K        0b10011     256M
0b01001     256K        0b10100     512M
0b01010     512K        0b10101     1G
0b01011     1M           0b10110     2G
0b01100     2M           0b10111     4G

注意 TCM区域寄存器配置出来的各个 TCM块不能相交，否则后果不可预测（会损坏硬件？）。