浅谈：ARM架构下的 cache 和 Write Buffers

最新推荐文章于 2025-04-20 08:38:35 发布

成信吴彦祖

最新推荐文章于 2025-04-20 08:38:35 发布

阅读量816

点赞数

分类专栏：嵌入式linux开发文章标签： arm

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_53522710/article/details/116273004

版权

嵌入式linux开发专栏收录该内容

10 篇文章

订阅专栏

本文详细介绍了ARM架构中cache和writebuffers的角色与工作原理。cache通过空间局部性提升读取效率，以块为单位缓存数据；writebuffers则允许CPU快速写入数据，稍后慢慢写入主存。然而，这种方式可能导致数据不一致性和写入顺序问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

涉及到ARM架构下的内存管理系统；

1.cache和write buffers的概念：

cache是高速缓冲存储器，write buffers是写缓冲区，这两个东西位于主存储器和CPU之间，主要用来提高存储系统的性能；

2.cache和write buffers的作用原理：

cache与主存之间以块（cache line）为单位进行数据交换，一个cache块的大小与系统有关，通常一个块为几个字；

例如一个 cache Line 大小为4字节，当CPU从主存中读取地址为 n 的数据时，会同时将地址为 n、n+1、n+2、n+3 的四个字的数据都读取到cache的一个块中，这样当CPU需要读取地址为 n+1、n+2、n+3 的数据时，就可以从cache中快速读取到，系统的性能随之得到很大的提升！！！！

在实际工作时，CPU访问相邻的存储空间的数据的概率非常大，这种规律称之为空间局部性。这种空间局部性使得系统采用cache后通常性能都得到了很大的提升；

当CPU读取到一个数据时该数据会保存在相应的cache中，当CPU第二次读取时效率会非常高，系统的整体性能得到很大的提升。在程序中通常相邻的一段时间内CPU访问相同数据的概率非常高，这种规律成为时间局部性，性能提升，

写缓冲区有一些高速存储器构成。写缓冲区的访问速度非常高，CPU向主存储器写入数据时，先写入write buffers（非常快），然后write buffers在适当的时候再以较低的速度将数据写入主存储器，CPU就可以继续进行下面的操作。

3.缺点：

引入cache 和 write buffers后，系统的性能得到了很大的提升，但是有以下问题：1.由于数据存在于系统不同的位置，可能造成数据的不一致性；2.由于写缓冲区的优化作用，可能造成有些写操作的执行顺序不是用户想要的；