1.前言
关于存储系统体系架构,可以概述如下：
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存储系统体系结构的形式 |
VMSA |
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存储属性 |
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2. 存储系统体系结构
2.1. 地址空间
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指令地址空间溢出 |
指令地址计算（(address_of_current_instruction) + (size_of_executed_instruction)）超过0xFFFF FFFF FFFF FFFF，PC变成不可知 |
2.2 Cache支持
- Caches的一般行为
（1）Cache中已解锁的项不会一直驻留在cache;
（2）Cache中锁定的项会保证会一直在cache中；
（3）任何时候具有cacheable属性的内存在当前异常级别或更高异常级别都可以分配到cache；
（4）不具有cacheable属性的内存不会分配到cache;
（5）一个cache项的释放会写回内存；
- Cache identification
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Cache维护指令 |
（1） 影响整个cache,如IC IALLU; （2） 对某个地址的操作，如IC IVAU; （3） 对set/way的操作，如DC ISW |
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Cache identification registers |
（1） Cache type寄存器（CTR_EL0） 定义了最小的指令cache line长度； 定义了最小的数据cache line长度； L1 Cache索引和tag策略 （2） single cache level ID寄存器（CLIDR_EL1） 实现了哪几级cache; 待续 （3） single cache size selection寄存器 待续 （4） cache size identification寄存器 是否支持写透、回写、读分配和写分配； 映射方式、sets/ways等 |
- Cacheablity，cache分配，cache瞬态
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Cacheablity |
cacheablity只适用于normal memory，内存位置可定义为内部cache（如各PE内部的L1）或外部cache（各PE共享的L2）；所有的device memory都作为non-cacheablity; cacheablity属性包含non-cacheablity；写透；写回。 |
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Cache allocate hints |
待续 |
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Cache transient hints |
待续 |
- Enable/disable内存的caching访问
- Reset的cache行为
（1）reset到自定义状态的所有cache可能是未知的；
（2）cacheablity控制域强制所有内存作为non-cacheablity
（3）在cache被使能前，cache初始化时必须被invalidate
（4）如（2）所述，reset所有的内存都被作为non-cacheablity，如果仍然允许cahce hit，则需：（1）提供确保cache正确初始化的机制；（2）清楚记录cache初始化；
（5）ARM建议任何时候需要无效cache时都要基于ARMV8 cache维护指令？？？
- Non-cacheable访问和指令cache
- 关于ARMV8的cache维护
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术语 |
Level:cache的级别； |
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Set:由多个连续的cache line组成一个组（set）; Way: 每个set中冲突的备选表项的数目; |
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（1）Clean:为确保更新到cache中的内容flush到内存； （2）Invalidate:确保内存中的修改，能够重新加载到cache; （3）Clean and invalidate：clean指令后跟一个invalidate指令，针对的是同一访问地址； |
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（1）PoU（Point of Unification）：对所有的PE可以观察到一致拷贝的点； （2）PoC（Point of Coherence）：对系统中所有的agent可以观察到一致拷贝的点； |
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（1）LoC（Level of Coherence）：定义了 整个系统 clean或invalidate PoC时所要clean或invalidate的最后一级cache级别号，如：PoU为Level4，则LoC为3，执行clean和invalidate后会清空L1，L2， L3； （2）LoUU(Level of Unification, uniprocessor)：定义了 PE clean或invalidate PoU时所要clean或invalidate的最后一级cache级别号; （3）LoUIS（Level of Unification, Inner Shareable）：定义了 内部共享域 clean或invalidate PoU时所要clean或invalidate的最后一级cache级别号; |
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ARMV8 cache层级抽象 |
操作VA的cache维护指令 |
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操作set/way的cache维护指令 |
- Cache维护指令
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指令cache维护指令 |
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数据cache维护指令 |
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EL0 cache维护指令的使能配置 |
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Cache维护指令的行为 |
没有限制cache维护指令的行为，每个cache位置都可能被清空或无效 |
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操作VA到PoU的影响 |
会影响共享域内的其它PE |
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所有set/way维护指令的影响 |
只影响到运行指令的PE |
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虚拟化和安全性维护指令的影响 |
每个安全状态有自己的物理地址空间，cache与物理地址关联 |
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边界条件 |
维护指令会强制所有的内存访问为non-cache??? |
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数据和指令cache维护指令的执行顺序和完成 |
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运行cache维护指令 |
- Data cache zero指令
- cache lockdown
一个cache lock 可保证cache 中的内容一直被保留
- System level caches
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不是体系结构定义的cache，不受体系结构定义的维护指令管理，主要包括三类： |
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- 分支预测
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ARMV8没有定义任何分之预测指令，如果体系结构中分支预测指令对所有agent是可见的，则cache维护指令也要与之适配 |
2.3 External abort
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External abort |
存储系统中MMU和debug逻辑检测到的错误除外的其它错误，主要位于SOC外部 |
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取指abort |
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Data read/write abort |
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External abort分类 |
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奇偶校验错误/ECC错误报告 |
3. 参考文档
[1] DDI0487A_k_armv8_arm_iss10775.pdf