ARM存儲器之：片上存儲器

15.2  片上存儲器

如果微處理器要達(dá)到最佳性能，那么采用片上存儲器是必需的。通常ARM處理器的主頻為幾十MHz到200MHz。而一般的主存儲器采用動態(tài)存儲器（ROM），其存儲周期僅為100ns～200ns。這樣指令和數(shù)據(jù)都存放在主存儲器中，主存儲器的速度將會嚴(yán)重制約整個系統(tǒng)的性能。在當(dāng)前的時鐘速度下，只有片上存儲器能支持零等待狀態(tài)訪問速度。同時，與片外存儲器相比，片上存儲器有較好的功耗效率，并減少了電磁干擾。

在許多嵌入式系統(tǒng)中采用簡單的片上RAM而不是Cache，因為Cache有以下特點：

·  結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜且功耗低；

·  Cache有更不確定的行為。

在設(shè)計中，為了使Cache有效的工作需要巨大的邏輯開銷。同時，如果沒有合適、現(xiàn)成的Cache，則設(shè)計費用是驚人的。而且，Cache存儲器的操作很復(fù)雜，這使得在大多數(shù)情況下很難預(yù)測它將如何工作，在某種程度上導(dǎo)致了系統(tǒng)的不可預(yù)知性。特別是在有中斷的情況下，很難保證中斷響應(yīng)時間。

與Cache相比，片上RAM的缺點是需要程序員直接管理。而Cache對于程序員來說是透明的。如果程序的混合（program mix）、定義好并且不需要程序員對其進(jìn)行控制，那么片上RAM就能有效的作為軟件控制的Cache來使用。如果應(yīng)用程序的混合不能預(yù)知，那么控制任務(wù)就變得非常困難。因此，應(yīng)用程序的混合不可預(yù)知的通用系統(tǒng)中，通常采用Cache。

片上RAM的一個重要特點是，它使程序員能夠根據(jù)對將來處理工作量的了解劃分RAM空間。而Cache只能記錄運行過的程序狀態(tài)，無法預(yù)測以后要運行的程序，因此，無法實現(xiàn)對將來的關(guān)鍵任務(wù)預(yù)先作準(zhǔn)備。在一些嵌入式系統(tǒng)中，關(guān)鍵任務(wù)必須滿足嚴(yán)格的實時約束，這個差別就顯得特別重要。