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缓存访问计数器
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:link_to_translation:`en:[English]`
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简介
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{IDF_TARGET_NAME} 的缓存请求总线上带有硬件计数器，用于记录已完成的缓存访问次数、未命中停顿事件、请求方冲突次数，以及与下一级存储之间传输的缓存行数量。借助这些计数器，可以测量某段代码的缓存命中/未命中情况，例如用于选择数据在内存中的放置位置，或分析某段代码运行速度不及预期的原因。
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计数器单元
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不同芯片提供的计数器有所不同：缓存层级数、每个缓存的请求总线数量，以及每条总线上存在哪些计数器都可能不同。因此，API 没有定义固定的缓存列表，而是提供由芯片定义的计数器 **单元** 列表。每个单元是观察同一数据流的一组计数器，例如 CPU0 向 L1 缓存发出的取指请求。应用程序可在运行时通过 :cpp:func:`esp_cache_cnt_num_units` 和 :cpp:func:`esp_cache_cnt_get_unit_info` 枚举这些单元，因此当新芯片增加或减少单元时，应用程序无需修改。
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使用方法
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1. 调用 :cpp:func:`esp_cache_cnt_start`，清零并使能所有计数器。
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2. 运行需要测量的代码。
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3. 调用 :cpp:func:`esp_cache_cnt_stop` 停止计数，这样读取和打印结果本身不会被计入。
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4. 调用 :cpp:func:`esp_cache_cnt_dump` 打印所有计数器数值的表格，或通过 :cpp:func:`esp_cache_cnt_get` 读取单个单元的计数值。
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:cpp:func:`esp_cache_cnt_clear` 在不改变计数使能状态的情况下将计数器清零，适用于需要在多个测量阶段之间保持计数器使能的场景。
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计数器含义
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对于每个单元，:cpp:func:`esp_cache_cnt_get` 返回以下计数值：
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- ``accesses``：已完成的访问次数。硬件的“命中”计数器在每次访问完成时加一，无论该访问是否先等待了缓存行填充，因此这里将其报告为总访问次数。
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- ``stall_events``：访问因未命中而停顿期间会反复递增。该数值随未命中总延迟增长，而不是未命中的访问次数，因此只能用作相对指标。
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- ``conflicts``：该缓存上请求方之间的冲突次数。
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- ``line_fills``：从下一级存储取回的缓存行数量。这是真正的未命中次数。
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- ``writebacks``：写回到下一级存储的缓存行数量。仅在具有写回型缓存的芯片上对数据流量提供。
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因此，一个单元的未命中率为 ``line_fills / accesses``，可通过 :cpp:func:`esp_cache_cnt_miss_ratio` 计算。并非每个单元都具有全部计数器；只有当 :cpp:struct:`esp_cache_cnt_data_t` 的 ``valid_mask`` 成员中相应位被置位时，对应字段才有意义。
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应用示例
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- :example:`system/cache_counters` 对不同大小和位置的工作集运行读取负载，并在每次运行后打印计数器数值，展示工作集大小如何决定由存储层级中的哪一级来响应访问。
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API 参考
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.. include-build-file:: inc/esp_cache_cnt.inc
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