[クイズ]DMAをする時に、いつcacheを操作するか - 答え

CPU<---Cache<---Memory<---Device

DeviceからMemoryにDMAでデータを転送して、そのデータをCPUで読む場合、以下のどちらの操作が必要か。

1. DeviceからMemoryへの転送前に、cacheのinvalidate(cacheの内容を捨てる)をする。
3. DeviceからMemoryへの転送後に、cacheのinvalidateをする。

答えは、
「1が正しく、3だと正しくデータが読めない事がある」

3.だとダメな理由は以下の通り。

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例として、DMA転送先のアドレスを0xa0000000とする。
3.は、以下のように細分化できる。

3-1 0xa0000000の内容(古い内容)が、既にcache上にある。
3-2 DeviceからMemoryの0xa0000000へDMA転送を開始する。
3-3 DMAの完了を待つ。
3-4 0xa0000000の古い内容がcacheにあるので、それをinvalidateする。
3-5 0xa0000000の新しい内容をMemoryから読む。

問題は、3-3の間に0xa0000000の古い内容がcacheから追い出されてしまい、新しい0xa0000000の内容を古い内容で上書きしてしまう可能性がある事。

3-3の間に、他のスレッドが頻繁にメモリアクセスを行うなどすると、0xa0000000の古い内容がcacheから追い出されやすい。

[クイズ]DMAをする時に、いつcacheを操作するか

CPU<---Cache<---Memory<---Device

DeviceからMemoryにDMAで転送して、そのデータをCPUで読む場合、以下のいずれかのcacheの操作を行う必要がある。

1. DeviceからMemoryへの転送前に、cacheのinvalidate(cacheの内容を捨てる)をする。
2. DeviceからMemoryへの転送前に、cacheのflush(cacheの内容をMemoryへ書き出す)する。
3. DeviceからMemoryへの転送後に、cacheのinvalidateをする。

2.はflushの分遅くなるが、実質1.と変わり無い。これらの32つのうちどれかを行えば、正しくDMA転送ができる。

…のだと、ずっと思っていた。
今日まで。

ところが、上記のうち1つは正しくない事に、この歳になって今さらながら気付いた。

■クイズ

上記の3つ1と3のうち、正しくデータを読めないのはどれか。
また、正しくデータを読めない理由は何か。

■訂正

2.もダメでしたね。1.と3.の2択に変更しました。