КЭШ и сильносвязанная память

Процессорная система Nios II может содержать кэш команд и данных, которые реализуются с помощью блоков встроенной памяти в FPGA. Параметры КЭШ памяти определяются во время создания системы, путем заполнения соответствующей вкладки (см. раздел 1.5.2). Добавление этой памяти значительно повышает производительность процессорной системы, особенно если в качестве основной памяти используется внешняя SDRAM память. КЭШ инструкций и данных является КЭШем прямого отображения.

КЭШ память инструкций может быть использована в стандартной и быстрой версиях процессора. При этом она организуется по 8 слов в одной строке, а ее размер определяется пользователем во время создания системы.

КЭШ память данных может быть реализована только в быстрой версии процессора Nios II/f. Она может быть организована по 4, 16 или 32 байта в одной строке. Общий размер также определяется пользователем при генерации системы.

Управление КЭШем осуществляется программным путем. Для этих целей в процессоре Nios II используются инструкции представленные в разделе 4.5.10.

Процессор Nios II использует КЭШ память стандартным образом. Однако существует два способа обхода КЭШа. Одним из них является использование специальных версий инструкций загрузки/сохранения, таких как ldwio,ldbio, lduio, ldhio, ldhuio, stwio, stbio и sthio. Вторым способом является использование старшего (31 бита) адреса в качестве тега, который указывает должен ли процессор Nios II загружать или считывать данные с использованием КЭШа или без него. Если данный бит, равен 1, то считывание или загрузка данных происходит в обход механизма кэширования. Данная возможность доступна только для быстрой версии процессора.

Следует заметить, что совмещать доступ к кэшированным и не кэшированным данным следует с осторожностью, так как это может привести к проблемам когерентности данных.

Сильносвязанная память (Tightly Coupled Memory) представляет собой память, реализованную внутри кристалла FPGAи подключенная к процессору напрямую без использования шины Avalon. В этой памяти могут храниться как инструкции, так и данные. Доступ к этой памяти осуществляется всегда в обход КЭШ памяти. Настройка параметров этой памяти, также как и КЭШ памяти осуществляются во время проектирования процессорной системы в SOPC Builder.