STM32 FLASH 预取与延时的理解

只看该作者 · 2010-12-3 10:30

STM32 参考手册有这么一段话：

闪存的指令和数据访问是通过AHB总线完成的。预取模块是用于通过ICode总线读取指令的。仲裁是作用在闪存接口，并且DCode总线上的数据访问优先。

读访问可以有以下配置选项：
● 等待时间：可以随时更改的用于读取操作的等待状态的数量。
● 预取缓冲区(2个64位)：在每一次复位以后被自动打开，由于每个缓冲区的大小(64位)与闪存的带宽相同，因此只通过需一次读闪存的操作即可更新整个缓冲区的内容。由于预取缓冲区的存在，CPU可以工作在更高的主频。CPU每次取指最多为32位的字，取一条指令时，下一条指令已经在缓冲区中等待。
● 半周期：用于功耗优化。

这段话怎么理解啊？

等待时间指的是谁等待？网上有说CPU时钟高时，需要延时，以等待总线同步操作，什么意思？闪存的带宽是 64 位怎么理解？就是读取一次（一个读指令）可以读取64位的数据吗？如果是这样，CPU是32位的，怎么协调呢？
这段话一直没有理清，哪位朋友帮指导一下啊

1万 · 2010-12-3 10:45

等待当然是 CPU 等待(外部)了.
外部来不及, CPU 就浪费几个周期不干活, 等待外部就绪嘛
闪存的带宽是 64 位怎么理解？就是一个读操作可以读取64位的数据
CPU是32位的, 协调的问题由总线接口来完成, 对 CPU 不可见.

不过,事实上, 预取缓冲区(2个64位)：还是存在瓶颈的, 据我测试, 全部 32 指令就有等待了, 幸好新的 STM32F-2 采用了 128 位了.

只看该作者 · 2010-12-3 10:50

等待时间：网上说的没错，cup的运行频率高，而内部flash的运行频率低，所以cpu要从flash中取指令当然要有个等待的时间了。
怎么协调：cortex内核“意识”到它的缓冲区没有指令了，它就会去flash中预取，当缓冲区中有预取的指令，它自然就不执行预取了，当然cortex内核肯定不是当缓冲区中没有指令了才去取指令，而是它认为被cpu译码后剩余的预取指令少到一定程度后就去预取指令。

1万 · 2010-12-3 13:51

我有一篇博客，LZ可以去看看。

只看该作者 · 2010-12-3 22:40

2# airwill
谢谢指教，是不是可以这样理解： FLASH以一定的速度将指令放到缓冲区，（是不是I-Code来做？）然而由于CPU 的读取速度快，虽然是32位，但是由于读取速度比 FLASH的指令放入64位的缓冲区的速度快很多，所以CPU要等待？

I-Code 总线也应该是连接到CPU内核的吧？它是用来预取指令的(将指令预取放到缓冲区，以供CPU读取) ，既然连接到CPU内核总线，I-Code的预取速度由谁决定？这里会涉及到FLASH的速度，具体指什么？

是否可以这样理解：FLASH 虽然一次可以预读取64位，但是单位时间内读取的并没有64位，所以造成其速度较慢，CPU需要等待？

只看该作者 · 2010-12-3 22:43

3# say_sth_freely
非常感谢! 网上有说的： CPU时钟高时，需要延时，以等待总线同步操作。这个总线操作具体指什么呢？

只看该作者 · 2010-12-3 22:43

4# 香水城
谢谢，我看过您写的那篇博客了，但是没有看多明白 :'(

1万 · 2010-12-5 09:29

预取缓冲区相当于一个蓄水池，上游流速慢但水道宽，下游流速快但水道窄，CPU取指的过程是间歇的放水过程，有2种模式，一是以16位方式出水，二是以32位方式出水；1）如果一直以16位方式出水，则蓄水池不会干枯，也就是说下游出水不会断流；2）如果是间隔地以16位和32位的方式交叉出水，则蓄水池不会断流；3）如果一直以32位方式出水，则蓄水池会不断干涸，下游会间歇式地断流。

根据Cortex-M3的指令特点，上述的第3种(一直以32位方式出水)方式所占比例比较低，即因为有了预取缓冲区这个蓄水池，大大减小了Flash拖慢CPU的运行问题。

只看该作者 · 2010-12-5 10:53

香主解释非常形象，在此拍马一下

只看该作者 · 2010-12-10 10:59

本帖最后由 yinguangwei 于 2010-12-10 11:13 编辑

8# 香水城
非常感谢香主，小弟差不多已经理解了。现在有几个概念还有点迷糊：

1、关于存储器的宽度与速度问题：

二者之间没有必然的联系吧？就比如你说的蓄水池，虽然宽度很宽但是速度不一定很快；

不同的存储器（FLASH，RAM等）的宽度也叫位宽，对吧，就是指一次读取命令可以读取的数据位数；比如上面所说的闪存的宽度是64位，这个宽度指：一个读取指令可以读取64位的数据，

而速度指单位时间内可以读取的位数；闪存的速度由什么决定的呢?

2、闪存相当于上游，水道宽，速度慢，这个速度就是I-Code 总线预取闪存中指令的速度吧？

3、STM32的 RAM 中一个地址0x4000 0000 ，这个地址应该指代的一个4字节的字；

而8位CPU 一个地址0x10 只代表一个字节？