Блог

Кэш управляется аппаратным обеспечением кэша прозрачно для процессора, поэтому, если мы используем изменяемые переменные в программе C, как гарантируется, что моя программа каждый раз считывает данные с указанного фактического адреса памяти, но не с кэша.

Я понимаю, что,

1. Ключевое слово Volatile сообщает компилятору, что ссылки на переменные не должны быть оптимизированы и должны считываться так, как запрограммировано в коде.

2. Кэш управляется аппаратным обеспечением кэша прозрачно, поэтому, когда процессор выдает адрес, он не знает, поступают ли данные из кэша или из памяти.

Итак, если у меня есть требование считывать адрес памяти каждый раз, когда требуется, как я могу убедиться, что на него ссылаются не из кэша, а с требуемого адреса?

Каким-то образом эти две концепции плохо сочетаются. Пожалуйста, поясните, как это делается.

(Представьте, что у нас есть политика обратной записи в кэше (если требуется для анализа проблемы))

Спасибо, микроядро 🙂

Разработчик прошивки здесь. Это стандартная проблема во встроенном программировании, которая сбивает с толку многих (даже очень опытных) разработчиков.

Я предполагаю, что вы пытаетесь получить доступ к аппаратному регистру, и значение этого регистра может меняться со временем (будь то состояние прерывания, таймер, индикация GPIO и т. Д.).

volatile Ключевое слово является лишь частью решения и во многих случаях может быть необязательным. Это приводит к тому, что переменная перечитывается из памяти каждый раз, когда она используется (в отличие от оптимизации компилятором или сохранения в регистре процессора при многократном использовании), но является ли считываемая «память» фактическим аппаратным регистром или кэшированным местоположением, неизвестно вашему коду иключевое слово не влияет volatile . Если ваша функция считывает регистр только один раз, вы, вероятно, можете остановиться volatile , но, как правило, я предлагаю, чтобы большинство аппаратных регистров определялись как volatile .

Более серьезной проблемой является кэширование и согласованность кэша. Самый простой подход здесь — убедиться, что ваш регистр находится в некэшированном адресном пространстве. Это означает, что каждый раз, когда вы обращаетесь к регистру, вы гарантированно считываете / записываете фактический аппаратный регистр, а не кэш-память. Более сложный, но потенциально более эффективный подход заключается в использовании кэшированного адресного пространства и в том, чтобы ваш код вручную принудительно обновлял кэш для конкретных ситуаций, подобных этой. Для обоих подходов то, как это достигается, зависит от архитектуры и выходит за рамки вопроса. Это может включать MTRR (для x86), MMU, модификации таблицы страниц и т. Д.

Надеюсь, это поможет. Если я что-то пропустил, дайте мне знать, и я расширю свой ответ.

Из вашего вопроса с вашей стороны возникает неправильное представление.
Volatile ключевое слово не связано с кэшем, как вы описываете.

Когда ключевое volatile слово указано для переменной, это дает компилятору подсказку не выполнять определенные оптимизации, поскольку эта переменная может неожиданно измениться в других частях программы.

Здесь имеется в виду, что компилятор не должен повторно использовать значение, уже загруженное в регистр, но снова обращаться к памяти, поскольку значение в регистре не гарантируется таким же, как значение, сохраненное в памяти.

Остальное, касающееся кэш-памяти, напрямую не связано с программистом.

Я имею в виду, что синхронизация любой кэш-памяти процессора с ОЗУ — это совершенно другая тема.

Я предлагаю пометить страницу как не кэшированную менеджером виртуальной памяти.
В Windows это делается с помощью настройки PAGE_NOCACHE при вызове VirtualProtect .

Для несколько иной цели инструкции SSE 2 содержат инструкции _mm_stream_xyz по предотвращению загрязнения кэша, хотя я не думаю, что они применимы к вашему случаю здесь.

В любом случае нет переносимого способа делать то, что вы хотите на C; вы должны использовать функциональность ОС.