ARM存储器之：片上存储器

15.2  片上存储器

如果微处理器要达到最佳性能，那么采用片上存储器是必需的。通常ARM处理器的主频为几十MHz到200MHz。而一般的主存储器采用动态存储器（ROM），其存储周期仅为100ns～200ns。这样指令和数据都存放在主存储器中，主存储器的速度将会严重制约整个系统的性能。在当前的时钟速度下，只有片上存储器能支持零等待状态访问速度。同时，与片外存储器相比，片上存储器有较好的功耗效率，并减少了电磁干扰。

在许多嵌入式系统中采用简单的片上RAM而不是Cache，因为Cache有以下特点：

·  结构简单、价格便宜且功耗低；

·  Cache有更不确定的行为。

在设计中，为了使Cache有效的工作需要巨大的逻辑开销。同时，如果没有合适、现成的Cache，则设计费用是惊人的。而且，Cache存储器的操作很复杂，这使得在大多数情况下很难预测它将如何工作，在某种程度上导致了系统的不可预知性。特别是在有中断的情况下，很难保证中断响应时间。

与Cache相比，片上RAM的缺点是需要程序员直接管理。而Cache对于程序员来说是透明的。如果程序的混合（program mix）、定义好并且不需要程序员对其进行控制，那么片上RAM就能有效的作为软件控制的Cache来使用。如果应用程序的混合不能预知，那么控制任务就变得非常困难。因此，应用程序的混合不可预知的通用系统中，通常采用Cache。

片上RAM的一个重要特点是，它使程序员能够根据对将来处理工作量的了解划分RAM空间。而Cache只能记录运行过的程序状态，无法预测以后要运行的程序，因此，无法实现对将来的关键任务预先作准备。在一些嵌入式系统中，关键任务必须满足严格的实时约束，这个差别就显得特别重要。