Der Beitrag stellt den Mikrocontroller MPC5554 des Herstellers Freescale vor, der als einer der ersten Mikrocontroller in der Automotive-Welt über einen Cache verfügt. Es handelt sich dabei um 32 KByte Level-1 Cache, wobei Level-1 bedeutet, dass der Cache direkt im Prozessorkern realisiert ist und auch mit vollem Prozessortakt arbeitet. Es ist ein 'Set Associative Cache' für Daten und Instruktionen, der in acht Wegen zu je 128 Sets und 32 Byte organisiert ist, entsprechend vier Doublewords je Cache Line. Softwareanalysen haben gezeigt, dass im Motorsteuerungsbereich knapp 20 % aller Instruktionen Sprünge sind, von denen wiederum mehr als die Hälfte Distanzen kleiner 0x20 überbrücken. Rund 30 % aller Instruktionen sind Schreib-/Lesezugriffe. Da Daten häufig organisiert sind, liegen sie überwiegend dicht zusammen. Beides, kurze Sprungdistanzen und dicht beieinander liegende Daten erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass der nächste Zugriff, ob Instruktion oder Datum, bereits im Cache liegen und somit zu einem Cache Hit führen. Die Cache-Hit-Raten liegen dabei bei bis zu 90 %. Jeder Cache Hit vermeidet zeitaufwendige Buszyklen und stellt damit eine Leistungssteigerung gegenüber konventionellen Architekturen dar. Der Beitrag beschreibt im weiteren die Funktionsweise des Cache im Detail, wobei anhand einer Grafik ein Überblick über die Cache-Architektur vermittelt wird. Erweist sich ein Cache in Hinsicht auf die Datenverarbeitungsgeschwindigkeit als segensreich, kann er jedoch bei der Kommunikation der Software mit Peripheriegeräten über Hardwareregister oder DMA Probleme verursachen, da die Software statt aktueller Registerinhalte nur den unter Umständen veralteten Inhalt des Cache 'sieht'. Die MMU (Memory Management Unit) des Mikrocontrollers erlaubt deshalb die Definition von Speicherbereichen, die Cache-bar bzw. nicht Cache-bar sind.


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    Titel :

    MCU mit Zwischenspeicher. Embedded Control mit modernern Cache-Architekturen


    Weitere Titelangaben:

    MCU with cache memory. Embedded control with modern cache architectures


    Beteiligte:

    Erschienen in:

    Elektronikpraxis ; 15 ; 22-24


    Erscheinungsdatum :

    2005


    Format / Umfang :

    3 Seiten, 2 Bilder



    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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