prfm命令初探

1. 前言

        在查看一段neon代码时，发现有如下片段，为使用汇编进行数据预取操作。这是一个新的知识点，记录一下学习过程。

  __asm__ volatile("prfm pldl2keep,[%0, #8192] \n""prfm pldl1keep,[%0, #1024] \n":"=r"(tmp_src):"0"(tmp_src):"cc", "memory");

2. GCC内联汇编

        GCC中的内联汇编格式如下

__asm__ __volatile__(指令部: 输出部: 输入部: 副作用列表)

        其中的知识点列出如下：

1）__asm__/asm是GCC中的一个关键字，用来声明一个内联汇编表达式。

2）__volatile__/volatile是GCC中的一个关键字，告诉编译器不允许对后面嵌入的代码进行优化。

3）指令部中带有%的数字如%0、%1等，表示需要使用寄存器的操作数

4）输出部：用于描述在指令部中可以修改的C语言变量和它的约束条件。一般以"="/"+"开头，"="表示操作数可写，"+"表示可读可写；然后是一个字母，表示对操作数类型的说明。

5）输入部：描述指令部中智能读取的C语言变量以及约束条件。输入部中的参数只有只读属性，所以不能使用"="/"+"进行修饰。

6）副作用列表：一般以“memory”结束。“cc”表示内嵌代码修改了状态寄存器的相关标志位；“memory”告诉编译器内嵌代码改变了内存状态

        看一个例子，代码如下，实现将寄存器中的数据读取出来。

<arch/arm64/include/asm/irqflags.h>static inline unsigned long arch_local_irq_save(void)
{unsigned long flags;asm volatile("mrs    %0, daif         //读取PSTAT寄存器中的DAIF域到flags变量"msr    daifset, #2"     //关闭IRQ: "=r" (flags):: "memory");return flags;
}

        输出部中%0对应"=r" (flags)，“=”表示操作数具备可写属性，“r”表示使用一个通用寄存器；输入部为空；副作用列表表示代码改变了内存状态。

3. prfm指令

        prfm是ARM中的一个汇编指令，用于执行预取操作，旨在减少未来的缓存缺失延迟。通过预先加载数据到缓存中，可以在后续访问这些数据时更快地获取它们，从而提高程序的整体性能。

1）命令基本形式

        prfm命令的基本形式如下

prfm <type>, <address>

        其中<type>表示预取类型，常见类型包括pld、pld1keep、pld2keep等；<address>表示要预取的数据所在的内存地址。

2）预取类型

• pld；将数据预取到最后一级缓存（L1或L2），数据块大小一般为64字节。
• pldl1keep；将数据预取到L1数据缓存，数据块大小一般为64字节。
• pldl2keep；将数据预取到L2数据缓存，数据块大小一般为64字节。

        由于涉及到内存操作，有必要在执行预取之前确保地址有效，这也算是一种防御性编程。

4. 小结

        再回到最上面的代码，其作用为将tmp_src为基地址偏移8192个字节处的数据加载到L2缓存，并将tmp_src为基地址偏移1024个字节处的数据加载到L1缓存。": "=r"(srcdata_p)"：表示 srcdata_p 可以存储在任意类型的寄存器中，并且会被更新；:"0"(srcdata_p)"：表示使用与输出约束相同的寄存器编号，即 srcdata_p。

5. 参考

https://zhuanlan.zhihu.com/p/465498325

https://www.cnblogs.com/FireLife-Cheng/p/18186919