ARM11对缓存的改进是什么？

Question

在ARM11中说，缓存是物理寻址的，解决了许多缓存别名问题并减少了上下文切换开销

如何理解实际解决？ 它如何帮助解决缓存别名问题并减少上下文切换开销？

Answer 1

有三种常见的缓存类型。

• VIVT =虚拟索引虚拟标记
• VIPT =虚拟索引物理标记
• PIPT =物理标记的物理标记

还有

• PIVT =物理索引虚拟标记

PIPT通常用于二级和更深的缓存，因为无论如何必须知道物理地址，但armv7还引入了PIPT L1 DCaches。 PIVT并不实用，因此在现实世界中没有使用。

不同之处在于缓存行如何连接到底层内存。

虚拟索引意味着纯缓存行查找是使用虚拟地址完成的，因此可以在任何虚拟到物理地址转换之前完成。然后，标记将决定缓存行是否真正映射到底层内存，或者是否包含恰好映射到同一缓存行的其他内存位置的数据。

如果使用虚拟地址完成标记，则恰好使用相同虚拟地址的两个进程可能会相互跳闸，因为一个进程可能访问另一个进程放入缓存的数据。因此对于VIVT缓存的cpu，内核必须在上下文切换上刷新整个缓存。因此，新进程不会意外访问不正确的数据，这意味着一般情况下，上下文切换对VIVT缓存的CPU来说是一项非常昂贵的操作。在ARMv5及更高版本上，支持所谓的快速上下文切换扩展，它使用标记修改虚拟地址。但这涉及很多限制。

相比之下，VIPT仍将使用虚拟地址来查找缓存行，但随后将根据物理地址检查标记，因此MMU查找可以与缓存行查找并行完成。

别名是VIVT缓存的另一个大问题。因为两个虚拟地址可能指向相同的物理内存位置（当您在用户和内核空间之间共享内存时可能会发生这种情况）。因此，您的缓存中可能有两个位置具有不同的数据，这可能非常难以正确管理（以正确的顺序显式刷新和使缓存无效）。