CPU体系（2）：ARM Store Buffer

时间：2022-11-22 17:05:41

本文主要翻译自 Arm Cortex-M7 Processor Technical Reference Manual r1p2 其中章节 Memory System / L1 caches / Store Buffer 。

Store Buffer

Cache中的数据，在写入memory或 AXIM 总线之前，先存放在store buffer中。store buffer有四个存储单元，每个存储单元由一个64bit数据存储及一个32bit地址存储组成。来自data-side的写请求都会存放在store buffer中，但有两个例外：写往TCM 或 AHBP接口的数据。

注：名词解释 浅谈嵌入式MCU CPU内核之ARM Cortex-M7内核高性能(Dual Issue ISA--双发指令)实现要点解析

  • AXIM ：高性能内部总线互联矩阵。ARM Cortex-M7内核配备了ARM第4代的AMBA总线矩阵--AXIM，给MCU/SOC提供64-bit的存储器和外设总线互联能力，通过AXIM访问存储器(SRAM和Flash)和外设时可以配置内核的MPU使能I-Cache和D-Cache，从而加速访问，进一步提高系统效率。
  • AHBP ：高性能外设接口。ARM Cortex-M7内核还为高性能低延迟的外设连接预留了一个32-bit的AHBP接口：通过该接口扩展的外设，读写访问时无需经过系统总线互联矩阵，从而保证了高性和低延迟。

Store buffer merging

  1. 来自同一个cache line的写请求，被合并到同一个store buffer单元。store buffer写请求合并只适合于带有普通memory属性的写请求。
  2. 如果是强内存序（怎么知道是强内存序？？），或者是device memory属性的内存页，则不会发生store buffer写请求合并。
  3. 遇到强内存序写或者device memory属性内存，会首先将store buffer中的数据全部写回，即清空了store buffer中的数据。

Store buffer 写请求转发

在指定条件下，store buffer会将写请求转给 Cache控制器，AXIM总线等（即跳过store buffer，交由cache控制器，AXIM总线）。

  1. 比如针对 Non-Cacheable标记的数据，write-through 类型的cache，等操作，交由AXIM总线。
    比较难理解，不翻译

Store buffer draining

有些情况下，需要先等store buffer中的数据全部写回。有些情况下，需要等该单元的数据写回。
需要等全部的情形：

  1. cache维护操作；
  2. 共享内存(Shared Memory)的独占操作；
  3. DMB, DSB指令；
  4. 上面提到的强内存序地址，或device memory标记的数据。

定义memory maps的属性权限等

#define ioremap(addr, size)     __ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRE))
#define ioremap_nocache(addr, size) __ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRE))
#define ioremap_wc(addr, size)      __ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_NORMAL_NC))
#define ioremap_wt(addr, size)      __ioremap((addr), (size), __pgprot(PROT_DEVICE_nGnRE))

ARM memory models

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