[发明专利]嵌入式系统中基于SPM的指令缓冲的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式系统技术领域，特别是涉及一种嵌入式系统中基于SPM的指令缓冲的实现方法。

背景技术

随着嵌入式系统越来越多的被人们所认识和了解，对于嵌入式系统的性能、运行速度、能耗等方面的要求，也越来越高。为了提高运行于嵌入式系统上的程序的运行速度，在对硬件不断开发、精益求精的同时，人们对嵌入式操作系统的要求也越来越高、越来越苛刻。

因为嵌入式环境的纷繁复杂，人们要求在其上的操作系统，有特别的规划和定制，而不希望千篇一律的只有共性、没有个性。比如有些嵌入式设备只需要完成比较有些的任务，那么其上的操作系统可能只需要提供支持这些任务的有限模块就行。而有些嵌入式设备需要持续力长、那自然而然节能是运行与其上的操作系统所需要考虑的最大方向。有些设备需要实时性的绝对保证，则操作系统的实时性是无法避免的设计初衷。

SRAM的英文全称是“Static RAM”，翻译过来就是“静态随即存储器”，主要用于制造Cache。这种存储器不需要通过定时的刷新电路，就可以保证其存储的内容。与其相对应的DRAM，即“Dynamic RAM”，常被用作内存，其需要定时的刷新电路，每隔一段时间对其进行刷新充电，才能保证其内保存的数据不会丢失。具有较高的读写性能的同时，SRAM的造价和集成度都是限制其大小和使用的因素。

传统的嵌入式系统中，其实早已有SRAM介质的应用了，就是人们所熟悉的Cache。SRAM是一种静态存取内存，即不需要定时刷新电路就可以保存它内部存储的数据，不像DRAM那样的普通存储器那样需要刷新电路，每隔一段时间，固定地要对DRAM刷新充电一次，否则内部的数据无法保存下去。正是因为这样的硬件特性，使得SRAM具有较高的读写性能。同时，SRAM也有它自身的缺点，最主要的一点是它的集成度较低，相对于DRAM来说，同容量的SRAM需要大的多的空间体积。因此，如果主板上存在SRAM存储器，则要占用一部分面积，这对嵌入式系统来说是不能忍受的。一般在主板上集成SRAM的系统，通常是桌面系统。

由于SRAM具备较好的读写性能，所以在计算机系统内有它的特定用途。目前SRAM有几种用法：一种是置于CPU与主存之间的高速缓存，这种高速缓存有两种规格：一种是固定在主板上的高速缓存，即通常人们所说的Cache；另一种是插在卡槽上扩充用的高速缓存。还有为了加速CPU内部数据的传送，在CPU的内部也设计有高速缓存，所以在Pentium CPU就有一级高速缓存和二级高速缓存的概念，一般一级缓存是内建在CPU的内部，二级缓存是集成在CPU的外部。显然速度快，不需要定时刷新是SRAM最大的优点，但是也有相应的缺点，就是价格高，体积大，所以在主板上还不能作为用量较大的主存。

由于Cache体系结构的设计主要是为了一般的计算机系统，提高系统运行表现而来的。传统的Cache--内存模式作为一种降低内存存取开销的同时，它们的行为很大程度上倚赖于一些运行时刻的因素，因此它们可能不是嵌入式系统的最佳选择，因为嵌入式系统大多对实时性和执行时间保障有各方面要求，最近的研究结果还标明，Cache对于传统的多媒体应用程序的数据存取模式的表现非常的不尽如人意。传统Cache--内存模式的这些不足，使得在嵌入式计算为目的的很多设计中，人们越来越多的倾向于采用软件管理片内的内存。我们所知道的ScratchPad Memory存储单元就是软件管理的片内SRAM单元的一个例子。