3.1 QMEM的作用

QMEM是Quick Memory的简称，顾名思义，就是快速存储器，实际上这是一个片上RAM，可以实现在一个时钟周期内读取其中存储内容（指令、数据），用户可以把一些常用的代码存放在其中，比如：Context切换过程、异常处理句柄、堆栈等。有学者将QMEM类比为OR1200的一级缓存（L1 Cache），这种说法是不对的，缓存是不可寻址的，但是QMEM是可以寻址的，而且QMEM没有缓存中存在的替换问题，所以QMEM的作用不是缓存，就是一个可寻址的片上存储器。它在OR1200结构中的位置如图3.1所示。

取指令的过程：CPU给出指令的有效地址（EA：Effective Address），IMMU将有效地址翻译为物理地址（PA：Physical Address），然后送到QMEM中。QMEM判断该地址是否位于QMEM的地址范围内，如果是，就直接取出指令送到CPU；如果不是位于QMEM的地址范围内，则将该地址发送给ICache。ICache查看该地址是否被缓存，如果是就直接读出指令送往QMEM，后者直接转发给CPU；如果ICache没有命中，则通过指令WB_BIU模块访问外部存储器获取指令。

加载/存储数据的过程：CPU给出读写数据的有效地址，DMMU将有效地址翻译为物理地址，然后送到QMEM中。QMEM判断该地址是否位于QMEM的地址范围内，如果是，就直接读写指定地址；如果不是位于QMEM的地址范围内，则将该地址发送给Dcache。DCache查看该地址是否被缓存，如果是就直接将该数据送往QMEM，后者直接转发给CPU，或者直接写数据；如果DCache没有命中，则会通过SB、数据WB_BIU模块访问外部存储器读写数据。

所以QMEM的作用如图3.2所示，需要注意的是QMEM中只有一个RAM，指令、数据共用这一个RAM。

在OR1200的配置文件or1200_defines.v中，关于QMEM的配置选项如下。

其中OR1200_QMEM_IADDR、OR1200_QMEM_IMASK两个参数定义了QMEM中指令的地址范围，OR1200_QMEM_DADDR、OR1200_QMEM_DMASK两个参数定义了QMEM中数据的地址范围，当IMMU、DMMU将指令地址、数据地址送入QMEM后，在QMEM中会进行如下运算。

以IMMU送入的指令地址为例，将输入地址qmemimmu_adr_i与OR1200_QMEM_IMASK相“与”，然后与OR1200_QMEM_IADDR比较，如果采用默认值，即：

此时只要输入地址在0x00800000-0x008fffff（1M大小的空间范围内），都会使得iaddr_qmem_hit为1，表示地址在QMEM范围内，就会从QMEM中读取对应地址指令，反之iaddr_qmem_hit为0。当DMMU将数据地址送入QMEM后，也会进行同样的运算。所以当采用默认配置时QMEM中指令与数据拥有相同的地址空间，地址范围是0x00800000至0x008fffff，大小都是1M。

在第2章建立最小系统时，将上面的代码改为：

代码修改后使得无论输入的指令地址、数据地址的值是多少，iaddr_qmem_hit、daddr_qmem_hit始终为1，表示要访问的指令、数据在QMEM中，这样就会从QMEM内部的RAM中取得指令、数据，所以在最小系统中将代码放在QMEM中，处理器OR1200能够正确执行。 VitZ66vQpkhdZswQkA0m732G1jY5dvs0phGYwmFHLmz36x1SrIbMOyE7bKmnb3YM