《存储器配置》.(DOC)

高速缓存存储器的优化方案与配置建议引言：随着计算机技术的飞速发展，现代电子设备对于计算速度和数据处理的要求越来越高。

高速缓存存储器作为一种常见的硬件优化方案，能够有效提升计算机的性能。

本文将探讨高速缓存存储器的优化方案，并提供一些建议来配置高性能的高速缓存存储器。

一、高速缓存存储器的概述高速缓存存储器是一种位于CPU与主存储器之间的中间存储器，其目的是减少CPU访问主存储器的时间，提高计算机的运行速度。

高速缓存存储器主要由三个层次组成，分别是一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache）和三级缓存（L3 Cache）。

不同层次的缓存存储器具有不同的容量和访问速度。

二、高速缓存存储器的优化方案1. 提高高速缓存命中率高速缓存命中率是衡量高速缓存性能的重要指标。

提高高速缓存命中率可以有效减少对主存储器的访问，从而提高计算机的性能。

为了提高高速缓存命中率，可以采用以下方案：- 增加高速缓存的容量：增加高速缓存的容量可以提高数据的存储密度，减少缓存缺失率。

- 优化缓存算法：采用更加智能的缓存替换算法，如LRU（最近最少使用）算法，可以有效提高缓存命中率。

- 提高数据的局部性：程序设计中应充分利用数据的空间局部性和时间局部性，减少缓存缺失的发生。

2. 选择合适的高速缓存映射方式高速缓存映射方式是决定数据在高速缓存中存储位置的方法。

常见的高速缓存映射方式有直接映射、全相联映射和组相联映射。

不同的映射方式对性能有不同的影响。

为了选择合适的映射方式，可以考虑以下因素：- 直接映射：适用于对成本要求较高的场景，但是会出现缓存冲突的情况，从而降低性能。

- 全相联映射：适用于对性能要求较高的场景，但是相应的芯片面积会较大，成本较高。

- 组相联映射：适用于平衡成本和性能的场景，是常见的高速缓存映射方式。

三、高速缓存存储器的配置建议1. 根据应用场景选择高速缓存容量不同的应用场景对高速缓存容量有不同的需求。

对于计算密集型的应用程序，较大的高速缓存容量可以提供更大的数据集，减少缓存缺失。

DSP存储空间的配置在DSP的开发过程中，开发者难免会遇到DSP芯片内部存储器和片外扩展存储器的配置等问题。

本文以TMS320C54x系列DSP为例，讨论DSP存储空间的分配问题。

存储器空间'C54x系列DSP存储器分为三个独立选择的空间—程序、数据和I/O，其中程序存储器存放待执行的指令和执行中所用的系数(常数)，可使用片内或片外的RAM、ROM或EPROM等来构成；数据存储器存放指令执行中产生的数据，可使用片内或片外的RAM和ROM来构成。

I/O存储器存放与映象外围接口相关的数据，也可以作为附加的数据存储空间使用。

这三个空间的寻址范围取决于DSP芯片地址线数目。

例如，'C54x系列DSP 从'C548开始，芯片有23根地址线，具有8M字节存储空间寻址能力。

'C54x通过包含在处理器工作方式的状态寄存器(PMST)中的3个状态位，选择片内存储器作为程序空间或数据空间。

这3个状态位是：1.MP/MC位。

MP/MC=0，则片内ROM安排到程序空间；MP/MC=1，则片内ROM不安排到程序空间。

2.OVLY位。

OVLY=1，则片内RAM安排到程序和数据空间；OVLY=0，则片内RAM只安排到数据存储空间。

3.DROM位。

当DROM=1，则部分片内ROM安排到数据空间；DROM=0，则片内ROM不安排到数据空间。

程序设计者可根据不同的需求，相应的配置这3个位，使系统的存储空间满足应用要求。

同时，为了扩展'C54x系列DSP的寻址空间，还增加了一个额外的存储器映像寄存器—程序计数器扩展寄存器XPC，以及6条寻址扩展程序空间的指令。

以TMS320C5410为例，它的程序空间分成128页面，每页64K字。

该64K字程序空间分为两部分：一部分是公共的32K 字，另一部分是各自独立的32K字。

公共存储器为所有页面共享，每个页面独立的32K字存储器只能按指定的页面号寻址，这个页面号由XPC寄存器设定。

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MPC860寄存器配置1999.10 Rev 1.01 概述MPC860的系统接口单元（SIU ）控制系统启动、初始化、运行、保护和外部系统总线。

这些功能是靠许多寄存器实现的。

这篇文档将详细说明各个寄存器的配置情况。

2 寄存器的配置按功能分类，可以将寄存器分为系统配置和保护寄存器、复位寄存器、时钟和电源寄存器、存储器控制器寄存器和PCMCIA 寄存器等。

下面分别说明配置情况。

2.1 系统配置和保护寄存器配置系统配置和保护寄存器包括IMMR 、SIUMCR 、SYPCR 、TESR 、SIPEND 、SIMASK 、SIEL 、SIVEC 、SWT 、SWSR 、DEC 、TBU 、TBL 、TBREFA 、TBREFB 、TBSCR 、RTCSC 、RTC 、RTCAL 、RTSEC 、PIT 、PISCR 、PITC 、PTTR 等，其中除了IMMR 、 SIUMCR 、SYPCR ，其它的暂不用进行配置。

2.1.1 Internal Memory Map Register (IMMR)IMMR 指示特殊设备和内部存储器映像的基地址，这是一个32位的寄存器，其中0~15bit 为基地址的值（ISB ），根据系统复位时配置字的值来定。

在本次设计中，ISB 的值置为0xFF00，表示内部存储器映像的基地址为0xFF000000。

2.1.2 SIU Module Configuration Register (SIUMCR)通过SIUMCR ，可以配置SIU 的以下功能： 外部总线仲裁 外部主机支持 调试口配置系统接口管脚配置 校验支持表2-1为SIUMCR 的配置说明。

表2-1 SIUMCR 配置说明 位名 称描 述配 置0 EARB 外部仲裁，根据复位配置字设置0 实行内部仲裁1 实行外部仲裁 0 没有外部仲裁1-3 EARP 外部仲裁请求优先级000 最低优先级111 最高优先级0004-7 保留00008 DSHWData show cycles 0 不显示 1 显示所有的内部数据周期0 但调试时可设为“1”9-10 DBGC 调试管脚配置，根据复位配置字设置 11 11-12 DBPC 调试口管脚配置，根据复位配置字设置 0013保留14 FRC 配置管脚FRZ/IRQ6的功能0 FRZ/IRQ6配置为FRZ1 FRZ/IRQ6配置为IRQ6 015 DLK锁住调试寄存器 0 复位时的状态1 8-15位被锁住，不再执行对这些位的写操作，当内部FRZ 信号有效时才可以写这些位 1 这些位由复位配置字决定，不需要改写16 OPAR 奇校验0 读内存时进行奇校验1 写内存时进行奇校验任意17 PNCS非存储器控制器区域的校验使能，可为不受存储器控制器控制的内存区域产生和检查校验位 0 没有不受存储器控制器控制的内存区域18 DPC 数据校验管脚配置0 DP[0-3]/IRQ[3-6]配置为IRQ[3-6]1 DP[0-3]/IRQ[3-6]配置为DP[0-3] 0 不需要数据校验19 MPRE 多处理器保留使能0 RSV/IRQ2配置为IRQ21 RSV/IRQ2配置为RSV 020-21 MLRC 多级保留控制00 KR/RETRY/IRQ4/SPKROUT 配置为 IRQ401 KR/RETRY/IRQ4/SPKROUT 配置为三态10 KR/RETRY/IRQ4/SPKROUT 配置为KR/RETRY 11 KR/RETRY/IRQ4/SPKROUT 配置为SPKROUT 0022 AEME外部异步主控制器使能0 存储器控制器忽略AS 信号的状态1 存储器控制器将AS 信号的有效解释为外部异步主控制器正在初始化一次transaction 023 SEME外部同步主控制器使能（同AEME ）0 24 BSC 配置存储器控制器和PCMCIA 接口的字节选择信号0 25 GB5E GPL_B5使能0 BDIP 功能1 GPL_B5功能26 B2DD Bank 2 double drive ，如果置位，GPL_x2可配置为CS20 27 B3DD Bank 3 double drive ，如果置位，GPL_x3可配置为CS30 28-31 保留0000SIUMCR 的值配置为0x006100002.1.3 System Protection Control Register (SYPCR)SYPCR 控制系统监视器和总线监视器的时序。

高速缓存存储器的优化方案与配置建议引言：在计算机系统中，高速缓存存储器是一种重要的硬件组件，它可用于提高数据的访问速度，从而提升计算机的整体性能。

然而，高速缓存存储器的优化方案与配置建议并不容易确定，因为它涉及到多方面因素的综合考虑。

本文将探讨高速缓存存储器的优化方案与配置建议，以帮助读者更好地理解和应用这一技术。

一、高速缓存存储器的基本原理高速缓存存储器位于计算机系统的内部，主要用于存储经常被访问的数据以及加速对内存的访问。

它利用了局部性原理，即当程序访问某个数据时，相邻的数据也可能被访问。

高速缓存存储器通过预先将这些相邻数据复制到高速的存储器中，使得CPU可以更快地访问到所需数据。

二、优化方案与配置建议1. 高速缓存大小的选择高速缓存的大小对系统性能起着重要影响，过小会导致缓存命中率低，过大会增加成本。

优化方案之一是根据应用程序的工作负载特性选择合适的高速缓存大小。

例如，对于处理图像和视频等大规模数据的应用，应选择较大的高速缓存来提高数据命中率。

2. 高速缓存关联度的配置高速缓存的关联度是指一个数据块对应的缓存行的数量。

对于直接映射的高速缓存，每个数据块只能映射到一个缓存行，会导致冲突较多；而对于全相联的高速缓存，一个数据块可以映射到任意一个缓存行，冲突较少但成本较高。

在配置高速缓存时，应根据应用程序的访存特征选择适当的关联度，综合考虑性能和成本之间的平衡。

3. 高速缓存替换算法的选择高速缓存的替换算法是指当缓存满时，决定哪些数据块需要替换出去的方法。

常见的算法有最近最少使用（LRU）、随机替换和先进先出（FIFO）等。

在选择替换算法时，需要考虑应用程序访存模式的特点。

例如，LRU算法适用于频繁访问的数据，而FIFO算法适用于以时间顺序访问数据。

4. 数据预取技术的应用数据预取技术是一种将预测的数据提前加载到高速缓存中的方法。

通过分析应用程序的内存访问模式，可以预测何时需要哪些数据，并提前将其加载到高速缓存中，减少CPU等待数据的时间。

TMS320C54x系列DSP的CPU与外设——第3章存储器第3章存储器本章介绍了TMS320C54x DSP存储器的构成和操作。

⼀般来说，C54x器件共有192K 16位字的存储窨，这个空间分成3个专⽤的部分：64K字程序、64K字数据和64K字I/O⼝。

在某些C54x器件中，存储器结构已经通过重叠和分页的⽅法加以改变，这样就增加了存储器空间的容量。

C54x体系结构上的并⾏特点和⽚内RAM的双存取能⼒使C54x可以在任意给定的机器周期内同时进⾏4个存储器操作：⼀条指令的读取操作、两个操作数读操作以及⼀个操作数写操作。

在⽚内存储器中操作有如下⼏个优点：Higher performance because no wait states are requiredLower cost than external memoryLower power than external memoryThe main advantage of operating from off-chip memory is the ability to access a larger memory space.3.1 存储器空间C54x DSP的存储器划分成3种独⽴可选的空间：程序、数据和I/O。

这些空间中的RAM、ROM、EPROM、EEPROM或者存储器映射的外设可以位于⽚内或⽚外。

程序存储器中包含要执⾏的指令和执⾏指令时所需的表，数据存储器空间存储指令所需的数据，I/O存储空间连接外部的存储器映射外设，也可作外部数据存储空间。

按芯⽚各类的不同，C54x的⽚内存储器有这样⼏种类型：双存取RAM(DARAM)、单存取(SARAM)、双向共享RAM和ROM。

RAM总是映射到数据空间，但也可以映射到程序空间。

ROM可以被激活并映射到程序空间，也可部分映射到数据空间。

在CPU状态寄存器中有3位影响存储器的结构。

这3位产⽣的影响因器件不同⽽不同。

2812的存储器配置本堂课我们来介绍存储器映像及CMD文件的编写，这部分内容较多，也是DSP区别于单片机的主要表现之一。

尤其是CMD文件的编写，工作中很多DSP的工作都是要围绕这个部分的内容进行，编写好的CMD文件也是衡量一个工程师水平高低的最好的体现。

那么我们现在就开始今天的课程。

第一节Memory简介在我们买计算机的时候，硬盘空间的大小是衡量计算机性能指标之一，在嵌入式DSP的工作时，存储器同样也是衡量的标准之一。

1.1What’s the memory?存储器是存放DSP运行过程中指令、代码、数据的地方，存储器的大小也直接影响到我们所编写的程序。

如果我们的程序量较大但选择了存储空间小的DSP时候，（工作中也经常遇到这样的问题，解决的方式之一就是充分的分析代码，看看能否压缩；第二就是将C语言改写成汇编语言）。

1.22812的memory的结构下面我们来看一下2812存储器的结构，是由那几部分组成的。

2812的CPU是不含有存储器的，但他可以访问片内也可访问片外的存储器。

2812的存储器分为这几个方面：1.程序或数据存储器1)单口随机存储器SRAM2)只读存储器ROM3)FLASH（3D 8000~3F 7FFF）共划分为ABCDEFGHIJ.A端地址（3F 6000~3F 7FFF）【注：FlashA】为Flash的高地址段最高的部分用于其他的功能【注：The difference between RAM & FLASH】平时先调试程序的时候，先将程序存放在RAM空间，限电丢失，一方面执行速度较快，另一方面下载速度较快；等到程序调试完毕后，程序下载到FLASH空间中。

他们可以被映射到程序空间或数据空间。

有同学会问“映像”是什么意思，英文“map”，意思是可以被分配用于程序空间（指令代码）或数据空间（数据资源）。

【注：the memory map in 2812】【注：Symbol】我们存储器的容量大小通常使用多少K*16位来表示。

高速缓存存储器的优化方案与配置建议在计算机系统中，高速缓存存储器（Cache）起着至关重要的作用。

它是位于处理器和主存之间的一层内存层次结构，用于存储最近被处理器访问过的数据和指令。

通过将数据和指令缓存到高速缓存中，可以大大加快数据访问速度，提高系统的整体性能。

然而，高速缓存的优化和合理的配置是一个复杂的问题，下面我将提出一些优化方案和配置建议。

一、缓存大小与命中率的关系高速缓存的大小对于系统性能有着重要的影响。

一般来说，缓存的大小越大，命中率（Cache Hit Rate）越高，系统性能越好。

但是，增大缓存的大小也会增加成本和能耗。

因此，在确定缓存大小时需要平衡性能需求和成本控制。

一种常见的做法是根据应用程序的访存特征和预算限制，通过实验和分析来确定合适的缓存大小。

二、高速缓存的替换策略当高速缓存已经满了，但需要缓存新的数据和指令时，就需要进行替换操作。

常见的替换策略有最近最少使用（LRU）、先进先出（FIFO）和随机替换（Random Replacement）等。

在实际应用中，选择合适的替换策略对于提高缓存的命中率至关重要。

最近最少使用是一种比较常用的替换策略。

它根据数据和指令的历史使用情况，将最近最少被使用的数据和指令替换出去。

这种策略可以很好地利用程序的局部性原理，提高缓存的命中率。

三、高速缓存的关联度与访问延迟的折衷高速缓存的关联度（Associativity）指的是数据和指令在缓存中的存储位置的选择空间。

一般有直接映射、全关联和组关联等不同的关联度选择方式。

不同的关联度选择方式对于缓存的性能和实现难度有不同的影响。

直接映射缓存是最简单的形式，它将数据和指令按照某种映射函数映射到缓存的某一块。

这种方式的优点是实现简单，但缺点是容易产生冲突，导致较低的缓存命中率。

全关联缓存是最理想的方式，但也是最昂贵的。

组关联缓存则是直接映射和全关联之间的折中选择，通过将缓存划分为多个组，每个组包含多个块，可以在一定程度上提高命中率。