chche与DMA的一致性问题

一、chche原理

1. cache是一种高速缓冲存储器，主要作用：提高cpu数据读取速率，协调cpu速度与内存存储速度之间的差异。

2. cpu可以快速的从cache中读取数据，但是如何得到cpu在下一个时间段内用到的内存中的数据？ 局部性原理：如果cpu当前时间用到内存中的某块数据，那么就将这块数据的周围数据存入cache中，为下一个时间段cpu读取数据做准备。

3. 直接映像：主存的一个字块只能映像到Cache的一个准确确定的字块中。

 
     全相联映像：指主存的一个字块可以映像到整个Cache的任何一个字块中。

组相联映像：是对全相联和直接映像的一种折中的处理方案

二、chche与DMA的一致性问题

1.在进行DMA操作时，如果没有对cache进行适当的操作，将产生两种错误：① DMA 将外部数据直接传到内存中，但cache
中仍然保留的是旧数据，这样处理器在访问数据时直接访问缓存将得到错误的数据 （DMA从外设读取数据）②处理器在处理数据时数据会先存放到cache 中，此时cache 中的数据有可能还没来得及写回到内存中的数据。如果这时DMA 直接从内存中取出数据传送到外设，外设将可能得到错误的数据（DMA向外设写数据）

2.解决问题的方法：在DMA目标地址范围内禁止chche功能。

3.在DMA目标地址范围内是否使用chche？？可以根据DMA缓冲区期望保留的的时间长短来决策。因此出现了①
一致性DMA映射 ②流式DMA映射

三、一致性DMA映射与流式DMA映射

一致性DMA映射申请的缓存区能够使用cache，并且保持cache一致性。一致性映射具有很长的生命周期（该驱动的生命周期），在这段时间内占用的映射寄存器，即使不使用也不会释放。
流式DMA映射方式生命周期比较短，禁用cache。一些硬件对流式映射有优化。建立流式DMA映射，需要告诉内核数据的流动方向。
1. DMA 从外设读取数据到供处理器使用时，可先进性invalidate 操作。这样将迫使处理器在读取cache中的数据时，先从内存中读取数据到缓存，保证缓存和内存中数据的一致性。
2.DMA 向外设写入由处理器提供的数据时，可先进性writeback 操作。这样可以DMA传输数据之前先将缓存中的数据写回到内存中。
如果不清楚DMA 操作的方向，也可先同时进行invalidate 和writeback 操作。操作的结果等同于invalidate 和 writeback 操作效果的和。