请问怎么去了解cache（另外咨询学习mips的方法）-不知道这个问题发到哪里比较合适，权衡了

aaa1982

一直以来都在单片机的范围内晃悠，从51到cortex-m3，自认为了解的不错。

换了一个工作，开始接触mips，虽然工作不需要了解太多关于体系结构的问题，但是基于个人爱好还是希望能把所有问题都搞清楚。

最迷惑的就是cache。d-cache 和i-cache两种。也就是指令缓存和数据缓存。

查询关于cache的叙述，不外乎就是以下内容

a 都是说cache的出现是为了解决cpu访问内存带来的瓶颈，把cpu常用到的数据放到cache里面，从cpu访问内存就可以用访问cache代替，

b 当cache没有相关的数据的时候再启动cache的读操作，把相关的内存中的数据读到cache里面。

c 向cache里写数据分写回和写通两种模式。

d 一些关于同步内存和cache的相关方法。

但是我想问以下问题：

1 关于数据cache：cache与内存的数据通信是谁控制的，cpu读写数据的时候，怎么知道cache里面有没有相关的数据。
2 关于指令cache：谁控制要执行的指令从内存中拷贝到指令cache里面。（执行的指令是直接从程序存储器中拷贝到指令cache还是从程序存储器里面拷贝到内存，然后再从内存拷贝到cache）
3 谁决定了要从内存中拷贝那些数据或者那些指令到cache，就是当前执行的指令决定么？

以下可能和cache没有太多关系，但是由于我不懂，一起问在这里了。
4 cache和mmu有什么关系么？
5 虚拟地址和实际地址的转换参照什么标准？说参照什么标准完成虚拟地址和到实地址的转换？
6 不同的应用程序怎么就能映射到不同的实地址了？

确实不了解，所以问的问题可能有点乱（可能问题本身就有问题），希望高手能够不吝赐教。我也想知道，关于上面的问题，看那些资料或者书籍比较好？希望高手能够推荐一些，感谢。



ps：
再发个牢骚，国内翻译的资料真太差劲了，看了所有关于mips的译作，真的是惨不忍睹，真的，不知道怎么能出版的，说的真的不是中国话，虽然是由中文写出来的。

19001579

看来要去看体系结构了，你得把结构说明，是X86,还是ARM

aaa1982

兄弟,不是说是mips了么

Huaan

网上的：cache的基本原理
　　CPU与cache之间的数据交换是以字为单位，而cache与主存之间的数据交换是以块为单位。一个块由若干定长字组成的。当CPU读取主存中一个字时，便发出此字的内存地址到cache和主存。此时cache控制逻辑依据地址判断此字当前是否在 cache中：若是，此字立即传送给CPU；若非，则用主存读周期把此字从主存读出送到CPU，与此同时，把含有这个字的整个数据块从主存读出送到cache中。由始终管理cache使用情况的硬件逻辑电路来实现LRU替换算法

按这个说法，cache应该是CPU自己处理的，再说，好像没有控制cache的指令，我们也干涉不了，它与缓冲有点类似

zhames

可参考
arm嵌入式系统开发--软件设计与优化（arm system developer‘s guide：designing and optimizing system software） 【12章 高速缓冲存储器cache】

bone

see mips run linux
有中文版啊，还不错的，也有电子书。

烂泥桑

Huaan 发表于 2010-10-5 16:26
网上的：cache的基本原理
　　CPU与cache之间的数据交换是以字为单位，而cache与主存之间的数据交换是以块 ...

写的不错。

dr2001

"1 关于数据cache：cache与内存的数据通信是谁控制的，cpu读写数据的时候，怎么知道cache里面有没有相关的数据。"
建议看一些计算机体系结构的书。

= Cache和内存的数据交换是Cache自己的控制器控制的。
= 从CPU内核的接口往外看（看向内存方向），是无法直接观察到Cache的存在的，即，Cache是一个透明的中间层。CPU在发起读/写请求时，不知道Cache中是否存在相关数据。

= CPU可以通过特定的寄存器（不同的CPU方法不一定类似），间接了解到Cache的状态，并加以控制。
如果假定CPU无法通过任何手段（访问Cache控制器的手段）了解到Cache的信息，那么CPU依然可以通过配合MMU及DMA控制器，用内存访问延迟，DMA等等手段探知Cache的存在性，甚至了解到Cache的行为细节。该探知的过程类类似于：先了解别人的Cache是怎么设计和工作的，然后假定这个Cache也是那么干的，设计一系列特定的测试例进行黑箱观测，看结果是否符合预期。

"2 关于指令cache：谁控制要执行的指令从内存中拷贝到指令cache里面。（执行的指令是直接从程序存储器中拷贝到指令cache还是从程序存储器里面拷贝到内存，然后再从内存拷贝到cache）"
3 谁决定了要从内存中拷贝那些数据或者那些指令到cache，就是当前执行的指令决定么？
= Cache控制器决定Cache Fill操作。
可以简单把Cache看做二端口黑箱，一边CPU（上游端口），一边下级Cache/内存（下游端口）。Cache Fill只是从面向下游的端口抓数据；从哪个地址抓，抓多少数据，由Cache控制器根据上游端口的请求（当前的，过去的，etc）以及Cache自己的特性（Cache Line的大小，等）决定。至于下游端口连到哪里，那不是Cache管的，是架构决定的。

4 cache和mmu有什么关系么？
Cache是数据的缓存机制；MMU负责内存地址映射和访问权限管理。
他们最有关系的地方是Cache和MMU在地址映射的先后顺序，对一些事情有影响。

5 虚拟地址和实际地址的转换参照什么标准？说参照什么标准完成虚拟地址和到实地址的转换？
6 不同的应用程序怎么就能映射到不同的实地址了？
地址映射是MMU干的，所以，标准就是MMU的Spec。具体的映射方案由MMU的地址映射表提供，表的其结构由MMU的Spec决定，OS去操作那个表即可。

每个进程拥有自己独立的地址映射表，就可以了。OS在后台维护物理内存块的分配。


再发个牢骚，国内翻译的资料真太差劲了，看了所有关于mips的译作，真的是惨不忍睹，真的，不知道怎么能出版的，说的真的不是中国话，虽然是由中文写出来的。
文档看英文的吧。。。译作不是了解原理的人翻译的话，基本上没办法把事儿说明白。

dr2001

Huaan 发表于 2010-10-5 16:26
网上的：cache的基本原理
　　CPU与cache之间的数据交换是以字为单位，而cache与主存之间的数据交换是以块 ...

Cache是独立于内核的，但是CPU可以通过特定的接口控制。ARM AA32上是CP15的伪协处理器指令。