memset會(huì)導(dǎo)致一大塊內(nèi)存進(jìn)cache嗎？

在 Arm 體系結(jié)構(gòu)中，我們知道大多數(shù)的 normal memory 的配置都是 write allocation 和 read allocation 的，即當(dāng)寫(xiě)一塊內(nèi)存或讀一塊內(nèi)存的時(shí)候，如果 miss 了，那么會(huì)將該物理內(nèi)存緩存到 cache 中。

那么就帶來(lái)一個(gè)這樣的思考，如果我執(zhí)行 memset(a, b, len)，len 是一個(gè)很大的數(shù)，即對(duì)一大塊內(nèi)存清 0，那么這一大塊內(nèi)存數(shù)據(jù) (此時(shí)都是 0 的數(shù)據(jù)) 都需要被緩存到 cache 嗎？這豈不是造成 cache 的浪費(fèi)？一下就把 cache 占滿了？

在之前的微架構(gòu)，也許是真的存在此問(wèn)題的。然后在近些年的微架構(gòu)中，可通過(guò) “Write streaming mode” 解決。具體介紹如下，我們就以 Cortex-A720 為例，進(jìn)一步說(shuō)明。

Cortex-A720 核心支持 Write streaming mode，有時(shí)也稱(chēng)為讀分配模式，對(duì)于 L1 和 L2 緩存都支持。

在讀不命中或?qū)懖幻袝r(shí)，會(huì)向 L1 或 L2 緩存分配緩存行。然而，寫(xiě)入大塊數(shù)據(jù)可能會(huì)使緩存中充滿不必要的數(shù)據(jù)。這不僅會(huì)浪費(fèi)電力，也會(huì)降低性能，因?yàn)檎麄€(gè)線路會(huì)被后續(xù)寫(xiě)入覆蓋（例如使用 memset() 或 memcpy()）。

在某些情況下，不需要在寫(xiě)入時(shí)分配緩存行。例如，當(dāng)執(zhí)行 C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的 memset() 函數(shù)來(lái)將大塊內(nèi)存清零為已知值時(shí)。

為了防止不必要的緩存行分配，內(nèi)存系統(tǒng)會(huì)檢測(cè) core 何時(shí)寫(xiě)入了一系列完整的緩存行。如果在可配置數(shù)量的連續(xù)線路填充上檢測(cè)到這種情況，那么它會(huì)切換到寫(xiě)入流模式。

在寫(xiě)入流模式下，加載操作行為與正常情況相同，仍然可能引起線路填充。
寫(xiě)入仍然在緩存中查找，但如果未命中，則會(huì)寫(xiě)入 L2 或 L3 緩存，而不會(huì)啟動(dòng)線路填充 L1。

在內(nèi)存系統(tǒng)切換到寫(xiě)入流模式之前，CHI 主控器或 AXI 主控器接口可能會(huì)觀察到超過(guò)指定數(shù)量的線路填充。

寫(xiě)入流模式保持啟用，直到以下情況之一發(fā)生：

檢測(cè)到一個(gè)不是完整緩存行的可緩存寫(xiě)入突發(fā)。

存在后續(xù)加載操作，其目標(biāo)與未完成的寫(xiě)入流相同。

當(dāng) Cortex-A720 核心切換到寫(xiě)入流模式后，內(nèi)存系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)監(jiān)視總線流量。當(dāng)它觀察到一系列完整的緩存行寫(xiě)入時(shí)，會(huì)向 L2 或 L3 緩存發(fā)出信號(hào)，以進(jìn)入寫(xiě)入流模式。

寫(xiě)入流閾值定義了在存儲(chǔ)操作停止引起緩存分配之前，連續(xù)寫(xiě)入的緩存行數(shù)量。您可以通過(guò)寫(xiě)入寄存器 IMP_CPUECTLR_EL1 來(lái)配置每個(gè)緩存（L1、L2 和 L3）的寫(xiě)入流閾值。