【ARMv8/v9 系统寄存器 5 -- ARMv8 Cache 控制寄存器 SCTRL_EL1 使用详细介绍】

关于ARM Cache 详细学习推荐专栏：
【ARM Cache 专栏】
【ARM ACE Bus 与 Cache 专栏】

ARMv8/v9 Cache 设置寄存器

关于寄存器SCTRL_EL1 的详细介绍见文章：【ARMv8/v9 异常模型入门及渐进2 - 系统控制寄存器 SCTRL_ELx 介绍】，这篇文章主要是介绍如果通过控制这个寄存器来 enable cache 和 disable cache的。

如上图所示，可以通过SCTRL_E1 的 I 域 和 C 域来打开 指令cache和数据cache。接下来以使能指令cache为例进行简单介绍。

ARMv8 指令 Cache 使能函数

• 打开指令 cache 汇编代码实现如下：

.set CTRL_C_BIT,      (1 << 2)
.set CTRL_SA_BIT,     (1 << 3)
.set CTRL_I_BIT,      (1 << 12)


func enable_icache
   EL1_OR_EL2_OR_EL3 x1 
1: mrs     x0, sctlr_el1
   b       4f
2: mrs     x0, sctlr_el2
   b       4f
3: mrs     x0, sctlr_el3
4: and     x0, x0, #~CTRL_I_BIT
   EL1_OR_EL2_OR_EL3 x1 
1: msr     sctlr_el1, x0
   b       4f
2: msr     sctlr_el2, x0
   b       4f
3: msr     sctlr_el3, x0
4: dsb     sy
   isb
   ret
endfunc enable_icache

• 关闭指令 cache 的汇编代码实现如下：

func disable_icache
   EL1_OR_EL2_OR_EL3 x1 
1: mrs     x0, sctlr_el1
   b       4f
2: mrs     x0, sctlr_el2
   b       4f
3: mrs     x0, sctlr_el3
4: and     x0, x0, #~CTRL_I_BIT
   EL1_OR_EL2_OR_EL3 x1 
1: msr     sctlr_el1, x0
   b       4f
2: msr     sctlr_el2, x0
   b       4f
3: msr     sctlr_el3, x0
4: dsb     sy
   isb
   ret
endfunc disable_icache

既然有了指令cache的开和关，那么我们简单看下，关闭指令cache和打开指令cache的芯片行程差异如何：

测试代码

void foo(void)
{
        for (volatile int i = 0; i < 0x10000; i++)
                i++;
}

int icache_test(void *data)
{
        uint64_t start, end;

        enable_icache();
        start = syscnt();
        foo();
        end = syscnt();
        log_info("when icache enable, cost time: 0x%llx\n", end -start);

        disable_icache();
        start = syscnt();
        foo();
        end = syscnt();
        log_info("when icache disable, cost time: 0x%llx\n", end -start);

        return 0;
}

关于汇编宏EL1_OR_EL2_OR_EL3 的实现将文章：【ARMv8/v9 系统寄存器 6 – EL 异常等级判定寄存器 CurrentEL 使用详细将介绍】

测试结果：

可以看到打开指令cache和关闭指令cache两者是有一定时间差的，随着测试量的加大这个时间差将会进一步加大，所以代码中一般都会将cache打开。

关于ARM Cache 详细学习推荐专栏：
【ARM Cache 专栏】
【ARM ACE Bus 与 Cache 专栏】