芯耀
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AMBA AXI 协议中的 AxCACHE 信号定义了事务在系统中的内存属性，直接影响到缓存行为、一致性、排序以及对内存的访问方式。
AxCACHE 中的 x 代表通道，即 ARCACHE （读通道）和 AWCACHE （写通道），其宽度为 4 位。这 4 个位分别控制不同的属性。
核心概念与作用
AxCACHE 信号的主要作用是告诉互联（Interconnect） 和最终的目标从机（如内存控制器或外设） 如何处理这个事务。它回答了以下几个关键问题：
这个事务是否可以被缓存？ 如何保证该事务与系统中其他主设备（如其他CPU核心、DMA）的缓存数据一致？ 这个事务对于系统性能优化有何提示？（如预取） 这个写事务是立即生效，还是可以稍后生效？
AxCACHE 的值决定了事务的内存类型，通常对应于 ARM 体系结构中的 Memory Types（如 Normal 或 Device）及其子属性。
信号位详细定义
axi各个版本或者通道的定义顺序稍有区别，请注意甄别。
Bit[3] Other Allocate 其他分配提示 1表示建议其他观察者（如其他CPU的缓存）可以为此事务分配缓存行。这是一个提示，非强制。 0表示不建议其他观察者为此事务分配缓存行。
Bit[2] Inner Allocate 内部分配提示 1表示建议当前域（如本CPU集群）的缓存可以为此事务分配缓存行。这是一个提示，非强制。 0表示不建议当前域缓存为此事务分配缓存行。
Bit[1] Modifiable 可修改 1表示表示事务的某些特性（如大小、突发长度）在传输过程中可以被互联组件修改以实现更高效的传输。通常与可缓存内存关联。 0表示事务必须严格按照主设备发出的样子执行，不能被修改。通常与不可缓存的设备内存关联。
Bit[0] Bufferable 可缓冲 1表示对于写事务：允许中间节点（如互联、缓冲器）在向最终目标确认之前，就提前向主设备回复写完成（BVALID）。这提升了写性能，但牺牲了立即可见性。 对于读事务：通常忽略。 0表示对于写事务：主设备只有在写数据真正到达最终目标并生效后，才能收到写完成响应。这保证了写的严格顺序和即时可见性，但性能较低。
常用组合与内存类型映射
在实践中，AxCACHE 的取值组合通常映射到特定的内存类型。以下是最重要和最常见的组合：
0x0 0000 Device-nGnRnE 强排序设备内存。 - 不可缓冲：写操作必须直达设备，主设备需等待设备响应。 - 不可修改：事务属性严格保持。 - 不可分配：不预取。 用于关键控制寄存器，任何读写都必须按程序顺序且立即生效。
0x1 0001 Device-nGnRE 设备内存（弱一点）。 与 0x0 唯一区别是 可缓冲。允许对设备写操作进行缓冲，提升对非关键设备寄存器的写效率。
0x2 0010 Normal Non-cacheable 普通内存，不可缓存。 - 不可修改（意味着突发等特性固定）。 - 不可缓冲（或根据系统定义，有时也视为可缓冲）。 这是 WC（Write-Combining）内存 或 强一致性非缓存内存 的常见设置。用于共享内存区域，软件不希望它被缓存，但允许某些写优化。
0x3 0011 Normal Non-cacheable, Bufferable 普通内存，不可缓存但可缓冲。 一个常见的“安全”设置，用于大多数外设的帧缓冲区或共享数据结构。系统可以合并对它的写操作以提升性能，但数据不会被CPU缓存。
0xB 1011 Write-Through, No-Allocate 写通式缓存，不预取。 - 可修改/可缓存：数据可以被缓存。 - 可缓冲：写操作可以先确认。 - 不分配：读未命中时，不将其拉入缓存。 用于频繁读取但很少写入的只读数据，或共享内存（不希望污染CPU缓存）。
0xF 1111 Write-Back, Read/Write-Allocate 写回式缓存，读写均预取。 - 可修改/可缓存：数据可以被缓存。 - 可缓冲：写操作可以先确认。 - 内外部分配：建议缓存积极预取。 这是对普通、私有、可缓存内存（如CPU的代码、堆栈、堆）的典型配置。性能最优，但需要硬件维护缓存一致性。
关键概念深度解析
1. Modifiable vs Bufferable (可修改 vs 可缓冲)
可修改：关注的是事务在传输路径上的形态是否可以改变。例如，一个4次突发的写事务，如果AxCACHE[1]=1，互联可能会将其拆分成两个2次突发，或者与其他事务合并，以更好地利用总线带宽或匹配从机特性。
可缓冲：关注的是写事务完成确认的时机。AxCACHE[0]=1意味着在从机实际处理写数据之前，一个中间的缓冲区就可以向主机回复“写完成”，主机可以继续执行后续指令，从而隐藏写延迟。
2. Allocate Hints (分配提示位 [3:2])
这两位的设置是对缓存控制器的建议，而非命令。缓存控制器可以忽略它们。 Inner 指本一致性域内（如一个CPU芯片内的所有核心），Other 指其他一致性域。 设置为 1 意味着“如果读未命中，可以考虑把这个地址的数据预取到缓存中”。这对于顺序访问的内存（如数组遍历）非常有益。
3.与缓存策略的关系
AxCACHE 定义了内存属性，而具体的缓存策略（Write-Through, Write-Back）是由系统硬件（如CPU的MMU页表属性、内存控制器配置）和 AxCACHE 共同决定的。AxCACHE 提供了总线层面的“允许做什么”的信息。
Write-Through：写操作同时更新缓存和主存。一致性简单，但总线流量大。通常对应 Modifiable=1, Bufferable=1。
Write-Back：写操作只更新缓存，被替换的旧缓存行才写回主存。性能高，但需要复杂的一致性协议（如ACE或CHI）。通常对应 Modifiable=1, Bufferable=1, Allocate hints=1。
系统级影响与设计注意事项
一致性（Coherency）： 对于标记为可缓存（Modifiable=1）的 Normal 内存，如果多个主设备（如CPU和DMA）都可能访问它，必须使用支持一致性（如ACE或ACE-Lite）的接口和互联，或者由软件负责管理缓存（清空、无效化）。 对于 Device 类型（Modifiable=0）的内存，系统不保证缓存一致性，访问总是直达设备。
排序（Ordering）： Device 类型（Modifiable=0）的内存访问通常是强排序的，即事务在总线上的完成顺序必须与发出顺序一致。 Normal 类型（Modifiable=1）的内存访问，为了性能，允许一定程度的重排序，除非使用屏障（Barrier）指令。
性能优化： 正确设置 AxCACHE 对系统性能至关重要。将频繁访问的代码/数据区域配置为 Write-Back, Allocate（如 0xF）可以最大化缓存利用率和性能。 对于只写一次、然后大量读取的DMA缓冲区，可以配置为 Write-Through, No-Allocate（如 0xB），避免无用的缓存分配。
调试： 错误的 AxCACHE 设置是许多隐蔽错误的根源。例如： 对设备寄存器使用可缓存属性 → 导致读写被缓存，无法与设备正确交互。 对共享内存使用写回缓存但无一致性协议 → 导致各CPU核心看到的数据不一致。
总结
AxCACHE 信号是AXI主设备向系统声明其访问意图的关键控制字。它不是一个孤立的设置，而是连接软件内存映射、硬件缓存架构和总线传输优化的桥梁。
简单记忆：
[1] Modifiable=0：“别动我的请求！” → 设备内存，严格操作。
[1] Modifiable=1：“请优化我的请求。” → 普通内存，可缓存。
[0] Bufferable=0：“写完了必须告诉我。” → 写严格。
[0] Bufferable=1：“写完了可以先应我一声。” → 写优化。
[3:2] Allocate：“这个数据以后可能用，可以提前备着。” → 预取提示。
在设计驱动或配置内存区域时，必须根据目标内存的物理特性（是DDR还是寄存器）和访问模式（共享与否、读写比例），谨慎选择 AxCACHE 的值。
