ARM 常见汇编指令学习 9 - 缓存管理指令 DC 与 IC

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ARM64 DC 与 IC 指令

AArch64指令集中有两条关于缓存维护（cache maintenance）的指令，分别是IC和DC。

• IC 是用于指令缓存操作；
• DC 是用于数据缓存操作。

IC 和DC指令都属于系统指令（system instruction），系统指令还包括 AT，BRB，CFP，CPP，DVP和TLBI。

IC指令的语法格式如下：

IC <ic_op>{, <Xt>}

其中，是可选的64-bit通用源寄存器。

• IC IALLU: 表示 Invalidate all to PoU，无效化所有到PoU（Point of Unification，统一点）的指令缓存行。
• IC IALLUIS: 表示 Invalidate all to PoU, Inner Shareable，无效化所有到PoU的，内部可共享（Inner Shareable）的指令缓存行。
• IC IVAU: 表示 Invalidate Virtual Address to PoU，无效化虚拟地址到PoU的指令缓存行。

关于 shareable 及 POC, POC 见以前文章：
ARM Cache 系列文章 3 – Cache 与 MPU关系学习
ARM Cache 系列文章 2 – Cache Coherence及内存顺序模学习

DC指令的语法格式如下：

DC <dc_op>, <Xt>

其中，是可选的64-bit通用源寄存器

DC 指令后操作选项 用于指定具体的操作类型，比如：

• DC IVAC：表示Invalidate Virtual Address to PoC，无效化虚拟地址到 PoC 的缓存行。

• DC ISW： 表示Invalidate Set/Way，无效化缓存组/路。缓存维护操作可以通过缓存组（set），路（way）或虚拟地址（VA）执行。在做高速缓存维护操作前，需要知道高速缓存的一些信息，比如系统中有多少级高速缓存，缓存行的大小，每一级缓存的组织结构等等。这些基本信息保存在系统寄存器中，在系统上电过程中，操作系统访问这些寄存器来获得缓存的信息。这些寄存器有 CLIDR_EL1，CSSELR_EL1，CCSIDR_EL1，CTR_EL1等。

• DC CIVAC：这个指令的含义是：C–Clean, I–Invalidate,

  • Clean：将缓存中的数据写回到主存中，以确保主存中的数据是最新的。
  • Invalidate：使缓存中的指定数据无效，这样在下次访问该数据时，处理器会从主存中重新加载数据，而不是使用缓存中的旧数据。
  • Architectural Event Broadcast通道：这是一个硬件机制，用于在多核处理器中同步不同核之间的缓存操作。

• 举例来说，如果你执行了 “DC CIVAC, X0” 这条指令，那么处理器会清除并无效化寄存器X0中指定的地址对应的缓存行。

adr x0, data_pool1
adr x1, data_pool2
adr x2, data_pool3

/* clean adn invalidate */
dsb sy
dc CIVAC,x0
dc CIVAC,x1
dc CIVAC,x2
dsb sy

data_pool1:
    ...
data_pool2:
    ...
data_pool3:
    ...

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