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【方辉专栏】ARM64体系结构编程与实践学习笔记（九） 高速缓存介绍

2022-08-01

摘要： 本文主要对高速缓存的相关知识进行介绍。关键字：Armv8、体系结构、高速缓存、Cache、映射方式1. 高速缓存简介由于处理器的访问速度和内存的访问速度差距越来越大，使得极端及整体系统的性能受到了巨大的影响。高速缓存，也就是Cache位于CPU和主存之间。相比于主存，它的容量要小的多，但是速度也快很多。它的存取速度能与中央处理器相匹配。根据程序局部性原理，正在使用的主存储器某一单元邻近的那些单元将被用到的可能性很大。因而，当中央处理器存取主存储器某一单元时，计算机硬件就自动地将包括该单元在内的那一组单元内容调入高速缓冲存储器，中央处理器即将存取的主存储器单元很可能就在刚刚调入到高速缓冲存储器的那一组单元内。于是，中央处理器就可以直接对高速缓冲存储器进行存取。在整个处理过程中，如果中央处理器绝大多数存取主存储器的操作能为存取高速缓冲存储器所代替，计算机系统处理速度就能显著提高。2. 高速缓存的映射方式根据组的高速缓存行数，高速缓存分为直接映射、全相连映射、组相连映射。2.1直接映射使用直接映射缓存，高速缓存中只有一个地方可以存储RAM中的给定数据块。这意味着CPU只需要查看高速缓存中的一个位置，就可以查看它正在寻找的数据或指令是否存在，如果存在，就会很快找到。直接映射缓存的缺点是，它严重限制了可以存储在高速缓存中的数据或指令，因此缓存命中的次数很少。2.2全相连映射也称为完全关联映射，这与直接映射相反。使用关联映射方案，RAM中的任何数据块或指令都可以放在任何高速缓存块中。这意味着CPU必须搜索整个高速缓存，以查看它是否包含要查找的内容，但是缓存命中的几率要高得多。2.3组相联映射这两种映射类型之间的折衷是组相联映射（set-associative mapping），它可以将一个RAM块映射到有限数量的不同高速缓存块。2路相联映射系统允许将RAM块放在高速缓存中两个位置中的一个，相比之下，8路相联映射系统允许将RAM块放在8个高速缓存块中的任意一个。2路系统的搜索时间是直接映射系统的两倍，因为CPU必须在两个位置而不是一个位置进行搜索，但是缓存命中的几率要大得多。+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++关于AC米兰中文官网入口AC米兰中文官网入口（英文名称：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。AC米兰中文官网入口凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。欢迎关注“AC米兰中文官网入口”公众号了解更多研发工具软件知识

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Ansys凭借开创性半导体安全解决方案在IEEE HOST会议上荣获知名最佳论文奖

2022-08-01

Ansys关于实现安全电子设计的解决方案论文在全球领先的硬件安全会议——IEEE硬件安全与信任（HOST）国际研讨会上，荣获最佳论文奖 （Best Paper Award）主要亮点据该论文介绍，Ansys RedHawk-SC Security可提供芯片投产前数据泄漏解决方案，同时结合了快速且预测准确的仿真功能Ansys RedHawk-SC Security是一种电子设计自动化（EDA）解决方案，用于评估新硬件、框架、操作系统等导致的半导体侧信道或意外数据泄漏漏洞这种新颖解决方案基于Ansys SeaScape™开放、可扩展的多物理场分析平台构建，能够在任何云端环境下实现高度可扩展的弹性计算和大数据分析Ansys在全球领先的硬件安全会议——电气与电子工程师协会（IEEE）硬件安全与信任（HOST）国际研讨会上荣获最佳论文奖（Best Paper Award）。这篇获奖论文介绍了Ansys最新的半导体解决方案Ansys RedHawk-SC Security，这是一款全新电子设计自动化（EDA）工具，用于评估意外数据泄漏漏洞，同时提供快速且预测准确的仿真集成功能。上述意外数据泄漏包括由功耗、电磁辐射、热辐射以及其他多物理场现象引起的漏洞。这篇论文《利用基于机器学习（ML）的自动兴趣点（POI）识别对芯片背面的电磁（EM）侧信道进行多物理场仿真》提出了一种新颖的多物理场仿真框架，利用Ansys RedHawk-SC Security评估近场电磁（EM）侧信道泄漏。Ansys RedHawk-SC Security还具有内置安全分析功能，可以为不熟悉硬件安全的设计人员或工程师解释仿真结果。RedHawk-SC Security 的图形用户界面 (GUI) 为 IC 设计人员提供安全分析功能，使其轻松了解安全隐患和数据泄漏问题的根本原因论文中介绍，设计人员和工程师可以利用Ansys RedHawk-SC Security，在芯片设计早期阶段、于投产前准确预测和评估的侧信道数据泄漏，以确定问题根源并解决问题。此外，该解决方案能在几小时内生成仿真结果，从而节省大量时间与成本。而在过去，往往需要投入大量时间和费用进行设计纠正和重新制作，对意外泄漏加密数据的缺陷芯片进行“重新返工”。美国计算机协会（ACM）及IEEE研究员、2022年HOST大会主席Mark M. Tehranipoor教授表示：“IEEE HOST是旨在推动基于硬件的安全研发快速增长的顶级盛会。它荟萃了硬件与安全之间所有相关领域的原创和创新贡献，彰显新颖成果。Ansys论文从参选的120多篇优秀论文中脱颖而出，展现了引入Ansys RedHawk-SC Security的新颖多物理场仿真框架的创新性和易用性。”Ansys副总裁兼半导体、电子和光学事业部总经理John Lee指出：“我们很荣幸能够在IEEE HOST会议上获得这项备受瞩目的奖项，并分享Ansys最新的半导体安全解决方案。我们深信，Ansys RedHawk-SC Security未来将大幅提高芯片设计和硬件安全性。”（文章来源公众号：Ansys）+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++关于AC米兰中文官网入口AC米兰中文官网入口（英文名称：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。AC米兰中文官网入口凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。欢迎关注“AC米兰中文官网入口”公众号了解更多研发工具软件知识

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【方辉专栏】ARM64体系结构编程与实践学习笔记（九） 高速缓存介绍

2022-07-29

摘要： 本文主要对高速缓存的相关知识进行介绍。关键字：Armv8、体系结构、高速缓存、Cache、映射方式1. 高速缓存简介由于处理器的访问速度和内存的访问速度差距越来越大，使得极端及整体系统的性能受到了巨大的影响。高速缓存，也就是Cache位于CPU和主存之间。相比于主存，它的容量要小的多，但是速度也快很多。它的存取速度能与中央处理器相匹配。根据程序局部性原理，正在使用的主存储器某一单元邻近的那些单元将被用到的可能性很大。因而，当中央处理器存取主存储器某一单元时，计算机硬件就自动地将包括该单元在内的那一组单元内容调入高速缓冲存储器，中央处理器即将存取的主存储器单元很可能就在刚刚调入到高速缓冲存储器的那一组单元内。于是，中央处理器就可以直接对高速缓冲存储器进行存取。在整个处理过程中，如果中央处理器绝大多数存取主存储器的操作能为存取高速缓冲存储器所代替，计算机系统处理速度就能显著提高。2. 高速缓存的映射方式根据组的高速缓存行数，高速缓存分为直接映射、全相连映射、组相连映射。2.1直接映射使用直接映射缓存，高速缓存中只有一个地方可以存储RAM中的给定数据块。这意味着CPU只需要查看高速缓存中的一个位置，就可以查看它正在寻找的数据或指令是否存在，如果存在，就会很快找到。直接映射缓存的缺点是，它严重限制了可以存储在高速缓存中的数据或指令，因此缓存命中的次数很少。2.2全相连映射也称为完全关联映射，这与直接映射相反。使用关联映射方案，RAM中的任何数据块或指令都可以放在任何高速缓存块中。这意味着CPU必须搜索整个高速缓存，以查看它是否包含要查找的内容，但是缓存命中的几率要高得多。2.3组相联映射这两种映射类型之间的折衷是组相联映射（set-associative mapping），它可以将一个RAM块映射到有限数量的不同高速缓存块。2路相联映射系统允许将RAM块放在高速缓存中两个位置中的一个，相比之下，8路相联映射系统允许将RAM块放在8个高速缓存块中的任意一个。2路系统的搜索时间是直接映射系统的两倍，因为CPU必须在两个位置而不是一个位置进行搜索，但是缓存命中的几率要大得多。+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++关于AC米兰中文官网入口AC米兰中文官网入口（英文名称：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。AC米兰中文官网入口凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。欢迎关注“AC米兰中文官网入口”公众号了解更多研发工具软件知识

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2022年Ansys全球仿真大会中国站启动报名

2022-07-29

9月，年度虚拟盛会Ansys全球仿真大会中国站即将盛大开启！——奔向确定性的未来会议名称：2022年Ansys全球仿真大会中国站会议时间：2022年9月21日-22日会议主题：Take a Leap of Certainty | 奔向确定性的未来形式：线上大会费用：免费立于中国，放眼全球。举办多年的Ansys Innovation大会/Ansys中国技术大会将接棒工程仿真领域最大虚拟盛会——全球仿真大会（Simulation World），更名为Ansys全球仿真大会-中国站。2022 年Ansys全球仿真大会-中国站将于9月21日-22日线上盛大开启。全球仿真大会是一场全球性的聚集行业意见领袖的线上大会，将探讨仿真在改善产品生命周期各方面的能力。本届大会的主题是 “奔向确定性的未来（Take a Leap of Certainty）”， 旨在面对当前各种不确定的环境，利用最新仿真技术，共享全球最佳实践，帮助企业实现突破性创新，奔向确定性的未来。今年大会又迎来众多杰出专家，分享如何利用仿真技术来推动更快发展，讲述仿真对于商业战略转型的贡献和加速。我们亲身经历了仿真是如何使客户在业务上实现巨大的转型飞跃，Ansys全球仿真大会将作为宝贵的平台，向来宾展示来自全球各地最具创新性的企业的精彩故事，我们也渴望与你分享这些成功经验。本届大会概况2022年9月21日-22日为期两天的大会，将隆重推出来自世界各地远见卓识的战略以及本地彰显创新的成功案例。主会场主旨演讲了解变革者如何借助仿真的力量推动更快发展，各行业企业分享聚焦仿真作为业务转型加速器，挑战极限突破限制。大会诚邀您沉浸仿真宇宙，围绕高科技、芯片半导体、新能源汽车与可持续发展四大领域，不断加速创新步伐，通过仿真技术驱动工程创新，奔向确定性的未来。八大专题技术分会场新能源汽车高科技芯片半导体可持续发展成像与显示基于模型的系统与安全产品&应用更新创新技术目前大会报名通道已开放，通过下方链接进入活动页面点击“立即预约“即可提交报名。本次大会将对报名数据进行审核，请大家正确填写企业邮箱等基本信息，以便通过审核并顺利参与大会，查看内容。我要参会年度盛会，扫码立即报名点击“立即预约“提交报名，大会将对报名数据进行审核，请正确填写企业邮箱等基本信息以便通过审核同期论文及案例征集活动此外，与每年大会同期举行的“Ansys论文及案例征集活动”仍在火热进行中，最终投稿作品提交时间将于8月1日截止，我们将组织多轮评审选出入围作品、甄选出的优秀作品，作者可获得官方授予证书及奖品，作品将收录到Ansys论文集，并在Ansys数字资源中心论文专区展示。特别优秀的作品还将优先推荐给DAC，Design Conference等顶级峰会。欢迎邀请同仁参赛，Ansys期待您的优秀作品！我要报名投稿扫描二维码投稿（文章来源公众号：Ansys）+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++关于AC米兰中文官网入口AC米兰中文官网入口（英文名称：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。AC米兰中文官网入口凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。欢迎关注“AC米兰中文官网入口”公众号了解更多研发工具软件知识

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【方辉专栏】ARM64体系结构编程与实践学习笔记（八） ARM64内存管理

2022-07-28

摘要： 本文主要对ARM64内存管理相关知识进行介绍。关键字：Armv8、体系结构、ARM64内存管理、页表1. Arm64内存管理组成Arm64处理器内核的内存管理单元(Memory Management Unit,MMU)包括转换旁路缓冲（Translation Lookaside Buffer, TLB）和表遍历单元（Table Walk Unit, TWU）。MMU的工作职责是把输入的虚拟地址翻译成对应的物理地址及相应的页表属性和内存访问权限等信息。TWU负责完成查表过程，TLB用于缓存页表转换的结果，从而缩短页表查询的时间。进程空间又分为内核空间（kernel space）和用户空间(user space)，无论是内核空间还是用户空间都可以通过处理器提供的页表机制映射到实际的物理地址。在对称多系统（Symmetric Multi-Processor,SMP）中，每个处理器内核内置了MMU和TLB硬件单元。例如，CPU0和CPU1共享物理内存，也共享同一份页表，当一个CPU更改了页表项时，需要使用BBM(Break Before Make)机制来保证其他CPU能访问正确和有效的TLB。2. AArch64页表机制在AArch64体系结构中，以48位地址总线位宽为例，虚拟地址（VA）被划分为两个空间，每个空间最多支持256TB.低位地址空间0x0000 0000 0000 0000 - 0x0000 FFFF FFFF FFFF;高位地址空间0xFFFF 0000 0000 0000 - 0xFFFF FFFF FFFF FFFF;在AArch64体系结构中的页表支持如下特性：最多可以支持4级页表。输入地址的最大有效位宽为48位。输出地址的最大有效位宽为48位。翻译的页面粒度可以是4KB、16KB或64KB。处理器查询页表的过程如下：根据VA[63]选择TTBR0/1；当VA[63]=0选择TTBR0，否则选择TTBR1；VA[47:39]作为L0索引，L0页表有512个页表项。VA[38:30]作为L1索引，L1页表有512个页表项。VA[29:21]作为L2索引，L2页表有512个页表项。VA[20:12]作为L3索引，L3页表有512个页表项。L3页表项存放4K页面物理基地址，再加上VA[11:0]构成全部物理地址。+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++关于AC米兰中文官网入口AC米兰中文官网入口（英文名称：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。AC米兰中文官网入口凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。欢迎关注“AC米兰中文官网入口”公众号了解更多研发工具软件知识

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安谋科技牵头编写，与GCC联合发布《绿色计算产业发展白皮书》

2022-07-28

2022年7月27日，由绿色计算产业联盟（GCC）主办的“绿色计算产业联盟白皮书及标准成果发布会”在北京落下帷幕。大会重磅发布2部白皮书及10项绿色计算产业联盟核心标准，并对7项典型场景测评方法进行了权威解读。作为《绿色计算产业发展白皮书》的牵头编写单位，安谋科技（中国）有限公司（以下简称“安谋科技”）受邀出席并参与大会“成果发布仪式”环节，安谋科技标准与安全总监王骏超带来关于《绿色计算产业发展白皮书》的详细解读。绿色计算产业联盟2部白皮书及10项联盟核心标准发布仪式本次发布会由绿色计算产业联盟（GCC）主办，中国电子技术标准化研究院（CESI）、中国电子工业标准化技术协会（CESA）协办，安谋科技等联盟成果主要参编单位受邀作为联合发布单位出席。大会聚焦产业发展现状及趋势，通过全面解析计算产业的前沿技术，汇集重点行业优秀应用案例，持续推动绿色计算技术创新与产业生态的繁荣发展。联合GCC发布权威行业报告，加速绿色计算产业高质量发展近年来，云计算、AI、5G、物联网等新技术的广泛应用，带来互联网流量需求和数据中心工作负载指数级增长，单一计算架构不能满足高速网络和海量数据处理的需求，多样化的负载和应用要求构建以数据为中心的异构计算体系。同时，“双碳”等宏观目标需要在提高算力的情况下控制功耗增长，市场对高效率、低成本、低能耗的绿色计算需求愈发强烈。绿色计算以开放授权Arm®处理器技术为基础，Arm处理器技术因其节能、安全性等特点逐渐成为计算基础设施的新标准，并在众多应用场景实现了越来越广泛的部署。为更好呈现绿色计算技术演进和产业发展状况，为行业和用户提供参考和指引，推进产业加速落地，GCC联合成员单位共同编制完成《绿色计算产业发展白皮书》，安谋科技作为牵头单位参与编写。《绿色计算产业发展白皮书》该白皮书从互联网和数据中心的需求出发，介绍了绿色计算技术演进趋势，梳理了基础硬件、基础软件及其生态发展和应用落地等产业和生态进展情况，并对最新Arm架构的单核性能提升、多核异构互联、性能功耗平衡、计算安全可信等特性进行了阐述。此外，白皮书汇集了能源、电力等重点行业优秀应用案例，为行业和用户提供参考和指引。对此，王骏超在其关于《绿色计算产业发展白皮书》解读的主题发言中表示：“近几年，我们见证了计算产业朝着强性能、高能效、更安全等方向发展。安谋科技作为GCC副理事长单位，同时也是绿色计算行业的深度参与者，我们希望通过牵头编写这份报告，协助合作伙伴洞察技术演进趋势和市场环境变化，进一步扩展绿色计算产品应用领域，助推绿色计算核心技术创新发展与产业生态的不断壮大。”安谋科技标准与安全总监王骏超现场解读《绿色计算产业发展白皮书》参与8项核心标准、7项测试方法联合起草，引领绿色计算技术趋势本次大会除重磅发布《绿色计算产业发展白皮书》、《计算产品可服务性指标体系白皮书》2部白皮书外，还发布了10项绿色计算产业联盟核心标准，涵盖固件、计算产业典型应用场景评测、网络安全生态等。此外，活动现场还对《服务器应用场景性能测试方法 虚拟化》、《服务器应用场景性能测试方法 分布式存储》等7项服务器应用场景性能测试方法进行了详细解读。安谋科技作为主起草单位之一，参与了《绿色计算服务器基本输入输出系统（BIOS）测试方法》、《绿色计算服务器基板管理控制器（BMC）测试方法》、《绿色计算解决方案基础安全能力要求》等8项联盟核心标准的制定，并参编了所有7项服务器应用场景性能测试方法。7项服务器应用场景性能测试方法作为绿色计算产业联盟（GCC）的创始成员，安谋科技一直致力于打造繁荣的绿色计算生态。多年来在标准制定、技术推广、产业创新、生态协同等方面与GCC展开深入交流与合作，并取得了卓有成效的成绩。凭借丰富的生态资源和技术优势，安谋科技一方面大力构建符合“全球标准、本土创新”的自研产品矩阵，并于日前发布自研的新一代 “星辰”STAR-MC2车规级嵌入式处理器和全新“玲珑”V6/V8视频处理器，为AIoT、汽车电子、移动终端、基础设施等领域提供多元化产品解决方案，赋能本土产业创新；另一方面，通过持续引入Arm最新的架构技术，积极拓展Arm产业生态，满足国内企业开发具有全球竞争力产品的需求，支持中国智能计算产业的发展。未来，安谋科技将依托成熟的Arm技术生态与自研IP产品矩阵，携手合作伙伴通过开源共建、协同创新、标准构建等方式，进一步推动绿色计算产业的快速发展，共赢绿色计算新时代。声明：Arm是Arm公司 (或其子公司)的注册商标。（文章来源公众号：安谋科技）+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++关于AC米兰中文官网入口AC米兰中文官网入口（英文名称：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。AC米兰中文官网入口凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。 欢迎关注“AC米兰中文官网入口”公众号了解更多研发工具软件知识

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【方辉专栏】ARM64体系结构编程与实践学习笔记（七） 内存管理

2022-07-27

摘要： 本文主要对内存管理基础知识及分段与分页介绍。关键字：Armv8、体系结构、ARM架构、内存管理、分段、分页1. 内存管理基础最早的程序是放在卡纸上的，计算机每读取一张卡片就运行一条指令，这种从外部存储介质上直接运行指令的效率很低。后来出现了内存存储器，也就是说程序要运行，首先要加载，然后执行，这就是是所谓的“存储程序”。单道编程的内存管理，整个系统只有一个用户进程和一个操作系统。用户程序独占整个用户空间，实现简单，无外部碎片，存储器利用率极低。多道编程的内存管理，系统可以同时运行多个进程。内存管理出现了固定分区和动态分区两种技术。固定分区是在系统编译阶段，内存被划分成许多静态分区，进程可以装入大于或等于自身大小的分区。动态分区是在一整块内存中划出一块内存共操作系统本身使用，剩下的内存在进程装入时，根据进程的大小动态的建立分区，并使分区的大小正合适进程的需要。动态分区没有内部碎片，但是有外部碎片。内部碎片，分配给某进程的内存区域中，如果有部分没有用上。外部碎片，指内存中某些空闲分区由于太小而难以利用。内存管理的功能：内存控群的分配与回收，地址转换（逻辑地址转换成物理地址），内存空间扩充（利用虚拟存储或交换覆盖技术），内存保护（避免相互干扰和破坏）。进程如何使用内存？进程大概在3个地方需要用到内存。进程本身。比如，代码段及数据段用来存储程序本身需要的数据。栈空间。程序运行时用来保存函数调用关系、局部变量、函数参数以及函数返回值等内容。堆空间。程序运行时需要动态分配程序需要使用的内存，比如存储程序需要使用的数据存储空间。2. 分段与分页机制基于进程地址空间这个概念，人们最早想到的一种机制叫分段机制，其基本思想是把程序所需的内存空间的虚拟地址映射到某个物理地址空间。分段机制可以解决地址空间保护问题。分段机制对虚拟内存到物理内存映射以进程为单位。当物理内存不足时，换出到磁盘的依然是整个进程，因此会有大量的磁盘访问，进而影响系统性能。分页机制是让程序中一部分不使用的内存可以存放到交换磁盘中，而程序正在使用的内存继续保留在物理内存中。分页机制系统中，处理器直接寻址虚拟地址，这个地址不会直接发给内存控制器，而是先发给内存管理单元（Memory Management Unit，MMU）。MMU负责虚拟地址到物理地址的转换和翻译工作。一级页表，虚拟地址VA[31:0]分为两部分，VA[31:12]共20位，用于查询页表项；VA[11:0]共12位，是页面偏移量。处理器采用一级页表，虚拟地址空间的位宽32位，寻址范围0-4GB，物理地址空间也是32位，因此最多支持4GB物理内存。如果每个页表项占用4个字节，需要220×4B=4MB空间。二级页表中，VA[31:20]被用作一级页表项索引，共有12位，最多可以索引4096个页表项；VA[19:12]被用作二级页表项索引，共有8位，最多可以索引265个页表项。当一级页表项中如果为null，表示对应的1024个虚拟页没有使用，所以就不需要二级页表了，节省了空间。当然，如果虚拟地址页完全映射的话，二级页表的占用=一级页表项(1024 * 4B) + 二级页表项(1024 *1024* 4B) = 4M + 4K，比一级映射多了4K，不过这种情况基本上没有可能，因为进程的地址空间很少有完全映射的情况。正是因为省却了大量未映射的页表项使得页表的空间大幅减少。+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++关于AC米兰中文官网入口AC米兰中文官网入口（英文名称：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。AC米兰中文官网入口凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。欢迎关注“AC米兰中文官网入口”公众号了解更多研发工具软件知识

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Ansys碰撞测试仿真助力NASCAR验证新一代赛车的安全性并降低成本

2022-07-27

采用Ansys行业领先的碰撞仿真软件，NASCAR加速Next Gen赛车发布所需的验证测试并显著降低成本，从而及时备战2022年NASCAR杯系列赛赛季主要亮点Ansys仿真解决方案使NASCAR和Elemance工程师在COVID-19疫情期间能够信心十足地为Next Gen赛车快速执行虚拟碰撞测试并制作零件仿真减少了对于物理碰撞测试的需求，从而节省100万美元的成本 虚拟碰撞测试可加速NASCAR Next Gen赛车的开发与验证工作，确保其能够在2022年赛季开始时首次亮相NASCAR利用Ansys 仿真解决方案确保Next Gen赛车的安全性，通过虚拟碰撞测试加速了验证工作，并将物理测试的材料成本降低了100万美元，从而能够及时备战2022年赛季。得益于碰撞仿真，NASCAR不仅克服了疫情期间的相关物理测试挑战，而且还实现了于2月 Daytona 500汽车比赛中首次亮相的目标。这场500英里的赛季揭幕战，被视为NASCAR最负盛名且最重要的一场比赛。通过将Ansys® LS-DYNA® 引入碰撞测试开发流程中，NASCAR能够分析、测试并验证多个方向的影响，其中包括与整车的非线性和线性接触，并且涵盖了正面碰撞、车顶碰撞、侧向碰撞、后部碰撞和斜向碰撞。利用虚拟碰撞仿真得到的高保真度测试数据，就无需进行成本高昂的物理碰撞测试（每次测试成本估计为500,000美元），仅需进行两次全尺寸整车物理碰撞测试即可，从而大幅缩短了标准验证时间并降低了材料成本。此外，在2020年的早期研发阶段，现场碰撞设施因COVID-19疫情而关闭，然而凭借Ansys可以预见的高精度仿真结果，NASCAR工程师能够在没有物理碰撞测试数据的情况下信心十足地完成部件制造。在随后进行物理碰撞测试中，Ansys高度可靠、综合全面的仿真模型得到了充分验证。同时，该软件的云计算功能使NASCAR能够利用Ansys® Cloud™进行远程运行和管理大量仿真任务。NASCAR利用 Ansys仿真进行虚拟碰撞测试，加速了Next Gen赛车的开发和验证时间。NASCAR赛车创新高级副总裁John Probst表示：“Next Gen赛车之所以能够及时迎战2022年赛季，Ansys LS-DYNA功不可没。该工具能够以高度可靠的结果对碰撞测试进行仿真，使我们能够突破疫情期间的挑战，并为物理碰撞测试做好了充分准备。”NASCAR与Elemance公司通力合作，利用软件内置的设计优化工具执行工程和仿真工作，通过仿真提高前后保险杠的防撞性能。Ansys全球销售和客户卓越副总裁Walt Hearn表示：“Ansys的碰撞仿真软件为用户提供了独特的条件，能够以较高的置信度和精度，实现对众多变量和条件进行安全分析、测试和可视化。除了提高安全性之外，虚拟测试还可显著缩短研发与验证时间，以及降低材料成本。我们很荣幸能够看到Ansys仿真解决方案为NASCAR提供全方位的支持，助力Next Gen赛车积极迎战2022年赛季。”（文章来源公众号：Ansys）+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++关于AC米兰中文官网入口AC米兰中文官网入口（英文名称：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。AC米兰中文官网入口凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。欢迎关注“AC米兰中文官网入口”公众号了解更多研发工具软件知识

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