一、首先普及一下什么是Cache
基于程序訪問的局限性，在主存和CPU通用寄存器之前設(shè)置了一類高速的、容量較小的存儲器，把正在執(zhí)行的指令地址附件的一部分指令或數(shù)據(jù)從主存調(diào)入這類存儲器，供CPU在一段時間內(nèi)使用，這對提高程序的運(yùn)行速度有很大的作用。這類介于主存和CPU之間的高速小容量存儲器稱作高速cache。比較常見的cache包括icache和dcache。
icache的使用比較簡單，系統(tǒng)剛上電時，icache中的內(nèi)容是無效的，并且icache的功能是關(guān)閉的，往CP15協(xié)處理器中的寄存器1的bit[12]寫1可以啟動icache，寫0可以停止icache。icache關(guān)閉時，CPU每次取指都要讀主存，性能非常低。因?yàn)閕cache可隨時啟動，越早開icache越好。與icache相似，系統(tǒng)剛上電時, dcache中的內(nèi)容是無效的，并且dcache的功能是關(guān)閉的，往CP15協(xié)處理器中的寄存器1的bit[2]寫1可以啟動dcache，寫0可以停止dcache。因?yàn)?dcache必須在啟動mmu后才能被啟動，而對于裸機(jī)而言，沒必要開mmu，所以本教程的程序?qū)⒉粫觗cache。
二、再介紹一下ARM協(xié)處理器CP15及MCR和MRC指令
在基于ARM的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，存儲系統(tǒng)通常是通過系統(tǒng)控制協(xié)處理器CP15完成的。CP15包含16個32位的寄存器，其編號為0~15。
訪問CP15寄存器的指令
MCR ARM寄存器到協(xié)處理器寄存器的數(shù)據(jù)傳送
MRC 協(xié)處理器寄存器到ARM寄存器的數(shù)據(jù)傳送
MCR指令和MRC指令只能在處理器模式為系統(tǒng)模式時執(zhí)行，在用戶模式下執(zhí)行MCR指令和MRC指令將會觸發(fā)未定義指令的異常中斷。
①M(fèi)CR指令
MCR指令將ARM處理器的寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到協(xié)處理器寄存器中。如果協(xié)處理器不能成功地執(zhí)行該操作，將產(chǎn)生未定義的指令異常中斷。
指令語法格式：
MCR{ ，< opcode_1>， MCR{ 其中， < opcode_1>為協(xié)處理器將執(zhí)行的操作的操作碼。對于CP15協(xié)處理器來說，< opcode_1>永遠(yuǎn)為0b000，當(dāng)< opcode_1>不為0b000時，該指令操作結(jié)果不可預(yù)知。 The CRm field and opcode_2 field are used to specify a particular action when addressing registers.The opcode_1, opcode_2 and CRm fields should be zero, except when the values specified are used to select the desired operations, in all instructions which access CP15. Using other values will result in unpredictable behavior. Attempting to read from a non-readable register, or writing to a non-writable register will cause unpredictable results. 使用示例： 下面的指令從ARM寄存器R4中中將數(shù)據(jù)傳送到協(xié)處理器CP15的寄存器C1中。其中R4為ARM寄存器，存放源操作數(shù)，C1、C0為協(xié)處理器寄存器，為目標(biāo)寄存器，opcode_1為0，opcode_2為0。 MCR p15, 0, R4, C1, C0, 0 ②MRC指令 MRC指令將協(xié)處理器的寄存器中的數(shù)值傳送到ARM處理器的寄存器中、如果協(xié)處理器不能成功地執(zhí)行該操作，將產(chǎn)生未定義的指令異常中斷。 指令語法格式： MRC{ ，< opcode_1>， MRC{ 參數(shù)用法同MCR指令 先介紹到這里，等著開一篇文章專門介紹CP15協(xié)處理器的寄存器 三、程序說明 從這一小節(jié)開始，我們加入自己關(guān)閉看門狗的代碼，盡管IROM已經(jīng)這樣做了： // 關(guān)閉看門狗 ldr r0, =0x10060000 mov r1, #0 str r1, [r0] 基于上一個實(shí)驗(yàn)的程序，其他文件不動，我們只改變start.S文件，增加如下代碼： mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 orr r0, r0, #0x00001000 mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 這樣就打開了ICache。 四、程序編譯及燒寫 1.編譯 通過FTP或者其他工具將文件上傳到服務(wù)器上去，輸入make命令進(jìn)行編譯將得到open_ichche.bin文件。 2.燒寫 將SD卡插入電腦，并讓VmWare里的Ubuntu識別出來，然后執(zhí)行如下命令： sudo ./sd_fusing.sh /dev/sdb ../7_open_icache/open_icache.bin 五、上電實(shí)驗(yàn) 你會發(fā)現(xiàn)LED閃動的頻率和上一個實(shí)驗(yàn)完全相同，為什么呢？因?yàn)镮ROM的固化代碼已經(jīng)幫我們啟動了icache，如果我們要想體驗(yàn)icache 的威力，只需修改start.S文件為以下即可： // 打開icache可提高運(yùn)行速度 mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 //orr r0, r0, #0x00001000 //打開ICache bic r0, r0, #0x00001000 //關(guān)閉ICache mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 然后重新編譯、燒寫、上電運(yùn)行，你會發(fā)現(xiàn)LED的閃動頻率慢了很多很多，由此就可以看到ICache的強(qiáng)大威力！！
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史海拾趣
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