ARM Cortex-M4有缓存吗？

Question

我想知道ARM Cortex-M4内部是否有缓存。

我在技术参考手册中没有找到任何线索，但是它是官方的还是隐藏的呢？我知道一些微控制器有缓存，但那是位于总线和RAM之间，而不是在核心内部。

您是否知道任何澄清这一点的文档？

- Welgriv

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它们可以有缓存，但具体实现因此您不能总是假定存在缓存。一些公司（如ST）在闪存前面拥有自己的一种隐形缓存，并选择不使用靠近Cortex-M4的缓存。当然，也可能会有例外情况。最好从ARM文档开始，但还应参考芯片供应商的文档，因为应该有启用和刷新缓存的方法需要记录。 - old_timer

好的，但我认为Cortex M4是由他自己实现的。我的意思是它用RTL语言描述，并作为ARM客户端交付。因此，如果他们在某个地方集成了缓存，那么每个Cortex M4都会有它。我在AMR文档中读到了一些关于M4和总线之间的写缓冲区的内容，所以我认为如果他们没有在任何地方提到缓存，那么它就不存在。 - Welgriv

你可以在核心外拥有一个系统级别的处理器，这对于任何处理器来说都是正确的，甚至在某些情况下可以在芯片外（如果你有值得的外部芯片）。但是，ARM内核中没有缓存。 - old_timer

Answer 1

简短回答：

不，ARM Cortex-M4 内核内部没有缓存。

详细回答：

根据维基百科关于 ARM Cortex-M （link）的页面，指令和数据缓存是 Cortex-M 架构的硅选项，而 Cortex-M4 并没有包括这样的缓存。

可靠的来源是《ARM Cortex™-M 编程指南：内存屏障指令》（html / pdf），其中提到：

Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M1、Cortex-M3 和 Cortex-M4 处理器都没有内部缓存。

但是，SoC 设计可以集成系统级缓存。

之后它还补充道：

注意：Cortex-M3 和 Cortex-M4 处理器中存在一个小的缓存组件，在指令提取过程中加速 flash 存储器访问。

此外，在同一应用说明中还提到：

某些 Cortex-M3 和 Cortex-M4 设计可能具有特定于实现的程序缓存，以加速程序存储器访问。

因此，总结一下，ARM Cortex-M4核心不包含（相关）缓存。

但是，建议检查实际使用的微控制器的数据手册。例如，NXP i.MX 7系列(link)包括具有指令和数据缓存的Cortex-M4，但正如您在问题中已经说明的那样，这在核心之外。

- wovano

Answer 2

据我所知，Cortex-M4核心没有定义缓存，并且在官方Arm Cortex-M4文档中也没有提到缓存。然而，我知道许多基于Cortex-M4的微控制器都有缓存，一些仅用于加速闪存，另一些则用于访问RAM。通常会使用紧密耦合内存（TCM）代替数据缓存，因为它们可以使程序具有更可预测的行为。"最初的回答"

- Johan

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TCM == 单周期SRAM，我猜是这样的？ - marko

@marko TCM是一个插件，它的存在、实现和特性取决于设备。 - Johan

我认为TCM并不是“代替数据缓存”使用的。虽然TCM不需要缓存，但是由于成本昂贵，因此相对较小。大多数微控制器也支持其他类型的存储器（如SRAM、SDRAM和Flash），这就是缓存变得相关的地方。 - wovano

Answer 3

在Cortex-M4内部没有“隐藏”的缓存。如果有文档支持，那么它就不会是隐藏的。

系统级别的缓存和TCM当然是特定实现的细节，因此MPU可以为不同区域指定缓存策略。

- Sean Houlihane