ARM MMU架构 -- CPU如何访问MMU及DRAM

《ARM Architecture Reference Manual ARMv8-A》里面有Memory层级框架图，从中可以看出L1、L2、DRAM、Disk、MMU之间的关系，以及他们在整个存储系统中扮演的角色。

涉及到的相关文档有：

《ARM Architecture Reference Manual ARMv8-A》：E2 The AArch32 Application Level Memory Model和G3 The AArch32 System Level Memory Model两个章节，从总体架构上介绍了ARMv8-A Memory系统。
《Cortex-A53 TRM》：6 Level 1 Memory System、5 Memory Management Unit、7 Level 2 Memory System三个章节介绍了MMU/L1/L2三个模块在A53上的实现。

具体到MMU：

《MMU-500 TRM》：MMU-500技术参考手册。
《ARM SMMUv2》：System MMU 架构规格 version 2.0。

具体到L2：

《L2C-310 TRM》：L2控制器技术参考手册。

在Linux内核中查看L1/L2/L3缓存：

1 lscpu

2 ...

3 L1d cache: 32K

4 L1i cache: 32K

5 L2 cache: 256K

6 L3 cache: 6144K

7 ...

或者读取节点：

1 cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/indexx/size

2 cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/indexx/level

MMU-500组成

VA：Virtual Address
PA：Physical Address
IPA：Intermediate Physical Address

MMU-500是系统级的存储管理单元，它基于自身寄存器和转换表中的地址映射和存储器属性，将虚拟地址转换成物理地址。
将这个转换过程分为两个阶段：

Stage 1 - 将输入的VA转换成PA或者IPA输出。
Stage 2 - 将IPA转换成PA。
或者结合Stage 1和Stage 2将输入的VA->IPA->PA。

MMU-500可以将转换表查找结果缓存到TLB中。
MMU-500包含一下主要部件：

TBU(Translation Buffer Unit) - 包含缓存页表的TLB，MMU-500给每个Master配置了一个TBU，专属于Master。
TCU(Translation Control Unit) - 控制和管理地址转换，一个MMU-500仅包含一个TCU。
Interconnect - 多TBU到TCU之间的连接。

Master可能包括GPU、Video engines、DMA Controller、LCD Controller、Network Controller等。

参考

关于CPU Cache -- 程序猿需要知道的那些事 • cenalulu's Tech Blog

阅读ARM Memory(L1/L2/MMU)笔记_weixin_34174132的博客-CSDN博客

关于TCM

TCM(Tighyly Coupled Memory，紧耦合内存)是一个固定大小的RAM，紧密地耦合至处理器内核，提供与cache相当的性能。

相比于cache的有点是，程序代码可以精确地控制什么函数或什么代码放在哪儿。当然TCM永远不会被踢出主存储器，他会有一个用户预设性能，而不是cache那样是统计特性的提高。
TCM对于以下几种情况的代码是非常有用、也是需要的：可预见的实时处理（中断处理）、时间可预见（加密算法）、避免cache分析（加密算法）、或者只是要求高性能的代码（编解码功能）。
随着cache大小的增加以及总线性能的规模，TCM将会变得越来越不重要，但是他提供了一个让你权衡的机会。

如何使用TCM？

在支持TCM的处理上，包含头文件#include <asm/tcm.h>。
使用__tcmdata、__tcmconst、__tcmfunc、__tcmlocalfunc修饰符，将变量、函数放到特定的tcm段中。
还可以使用tcm_alloc/tcm_free申请释放内存。

《对ARM紧致内存TCM的理解》- 关于TCM的介绍，以及和Cache相比的优劣。

《内核中tcm(arm)与sram代码》- 如何使用TCM。