SOC存储系统 CACHE TCM OCM

CPU CACHE

CPU缓存的定义为CPU与内存之间的临时数据交换器,它的出现是为了解决CPU运行处理速度与内存读写速度不匹配的矛盾——缓存的速度比内存的速度快多了。CPU缓存一般直接跟CPU芯片集成或位于主板总线互连的独立芯片上。(现阶段的CPU缓存一般直接集成在CPU上)CPU往往需要重复处理相同的数据、重复执行相同的指令,如果这部分数据、指令CPU能在CPU缓存中找到,CPU就不需要从内存或硬盘中再读取数据、指令,从而减少了整机的响应时间。
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L1 Cache (一般由static RAM组成,size较小,例如16KB)

L2 Cache (一般由static RAM组成,size相对大些,例如2MB)

Main memory(一般是由Dynamic RAM组成,几百MB到几个GB)
L1 Cache和L2 Cache现在都jic
首先L2比L1要更远离CPU核心,L1是最靠近CPU核心的缓存,CPU需要读取L2的数据从物理距离上比L1要更远;L2的容量比L1更大,打个简单的比喻,在小盒子里面找东西要比在大房间里面找要方便快捷。这里也可以看出,缓存并非越大越好,越靠近CPU核心的缓存运行速率越快越好,非最后一级缓存的缓存容量自然是够用即可。

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TCM

TCM—紧耦合内存(TCM: Tightly Coupled Memories)
为了弥补Cache访问的不确定性,而增加的OnChip Memory.由于cpu可以直接访问,不需要总线延时,所以速率更改。
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哪儿(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。
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主存

主存主要指外部存储器DRAM,内存条。DRAM主要的作用原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特(bit)是1还是0。由于在现实中晶体管会有漏电电流的现象,导致电容上所存储的电荷数量并不足以正确的判别数据,而导致数据毁损。因此对于DRAM来说,周期性地充电是一个无可避免的要件。由于这种需要定时刷新的特性,因此被称为“动态”存储器。相对来说,静态存储器(SRAM)只要存入数据后,纵使不刷新也不会丢失记忆。

1,SRAM由6个晶体管构成,集成度低,功耗高;DRAM由1个晶体管和一个电容构成,集成度高,功耗低。
2,sram存储单元读写速率快与DRAM.
3, 片内sram可以直接和cpu相连,访问几乎没有延迟, 访问外部DRAM需要经过总线,距离CPU远,总线有竞争,导致访问延迟大

参考:
SOC存储系统 CACHE TCM OCM_第4张图片

参考文档:http://baijiahao.baidu.com/s?id=1598811284058671259&wfr=spider&for=pc
https://blog.csdn.net/linux_xiaomugua/article/details/6929533
http://www.wowotech.net/tag/sdram

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