对ARM紧致内存TCM的理解

对ARM紧致内存TCM的理解：

转自： http://hi.bccn.net/space-21499-do-blog-id-15164.html

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？）。