读取CPU缓存内容

Question

有没有办法读取CPU缓存内容？ 架构适用于ARM。

我使一系列地址无效，然后想确定它是否无效。 虽然我可以读取和写入地址范围，无论是否有无效和检查失效，我想知道是否可以读取缓存内容

谢谢！

Answer 1

ARM9提供了缓存操作和测试寄存器，允许您检查缓存的状态。这是一个合理的起点：

http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.ddi0151c/Chdcfejb.html

  

ICache和DCache使用MCR和MRC指令维护到CP15寄存器7和9，​​由ARM v4T程序员的模型定义。使用MCR和MRC到CP15寄存器15可以进行其他操作。这些操作与使用寄存器7和9的操作相结合，可以完全用软件测试缓存。

这些是特权说明，因此可能无法在目标平台上访问它们。

我从一个简单的程序开始，它转储所有缓存行的状态。这应该只是通过读取缓存标记提供的内存位置，为您提供足够的信息来读取缓存中的数据。

Answer 2

我犹豫要写它是不可能的，所以我写它非常难。可能没有通用答案。由于CPU缓存透明地工作，因此无法在不更改缓存内容的情况下从连接的CPU读取其内容。 CPU缓存通常实现为CAM（内容可寻址存储器，关联存储器），如果CPU试图访问数据，缓存被查找，如果数据不存在则从内存中取出，但我担心这个过程对CPU是透明的

选项是使用一种硬件观察模块并嗅探系统总线，将高速缓存连接到RAM。如果数据请求出现在总线上，则请求的数据不在缓存中。

希望有更深入的硬件知识的人能够发光。

维基百科上有一个讨论CPU缓存的条目： http://en.wikipedia.org/wiki/CPU_cache

Answer 3

根据定义，读取缓存内容所需要做的就是加载缓存存储的内存位置。如果缓存工作正常，它将从缓存中提取内容。

但是，如果您正在尝试读取I-cache的内容，那么这在架构上是依赖的。此外，您还需要考虑竞争条件。用于读取缓存内容的指令可能无意中覆盖了缓存内容本身。

Answer 4

如this thread中所述，仅使用CPU可能会导致缓存内容发生变化。由于（大多数）缓存实现对CPU有意完全透明，因此您无法直接从传统CPU上运行的软件中查看缓存内容。

要做这样的事情，需要一个支持缓存的CPU（带有控制缓存的特殊指令;我不知道这些是否确实存在），或者您需要安装一个单独的HW模块来查看缓存。以下是我的两个想法：

1. 将原始缓存控制器替换为具有其他控制功能的缓存控制器，并且可以连接到系统总线以读取数据。该控制器位于CPU和缓存之间。

2. 将辅助模块与原始缓存并行放置，并具有只读缓存访问权限。然后，CPU可以使用特殊的中断线（或类似的硬件-NOT-软件信号）触发缓存转储到该模块的存储器中，然后稍后（通过总线）将其读回。该控制器不会影响缓存的操作;它只会让你在任何给定的时间拍摄快照。