zynq7020 shm共享内存和OCM
在Xilinx Zynq-7020 SoC（结合ARM处理器和FPGA）中，共享内存（SHM）和片上内存（OCM）是两种不同的内存资源，它们在物理位置、访问速度、用途和设计目标上存在显著差异。以下是它们的核心区别：
1. 物理位置与架构
| 特性 | OCM（On-Chip Memory） | 共享内存（SHM，Shared Memory） |
|---|---|---|
| 物理位置 | 位于处理系统（PS，Processing System）内部 | 通常位于DDR内存或FPGA（PL）的BRAM中 |
| 硬件归属 | PS独占资源（ARM CPU专用） | PS和PL（FPGA）共享访问 |
| 典型容量 | 较小（Zynq-7020的OCM为256KB） | 较大（取决于DDR配置或FPGA BRAM资源） |
2. 访问速度与延迟
| 特性 | OCM | 共享内存 |
|---|---|---|
| 访问延迟 | 极低（紧耦合，直接通过PS内部总线访问） | 较高（需通过AXI总线或DDR控制器） |
| 带宽 | 高（无总线竞争，适合实时操作） | 受AXI总线或DDR带宽限制 |
| 适用场景 | 实时性要求高的任务（如中断处理、关键数据） | 大数据传输、PS与PL协同计算 |
3. 用途与设计目标
| 特性 | OCM | 共享内存 |
|---|---|---|
| 核心用途 | - 存储关键代码（如BootROM） - 缓存敏感数据（如中断向量表） - 低延迟数据缓冲区 | - PS与PL间大数据交换 - 实现异构计算数据共享 - 存储非实时性数据 |
| 设计目标 | 优化PS性能，减少对DDR的依赖 | 实现PS和PL的高效通信 |
4. 软件与硬件管理
| 特性 | OCM | 共享内存 |
|---|---|---|
| 软件配置 | 通过PS的MMU直接映射，需在链接脚本中指定 | 需手动分配地址空间（如DDR区域或BRAM） |
| 缓存一致性 | 默认非缓存或缓存一致（无需软件干预） | 需处理缓存一致性（如Xil_DCacheFlush） |
| 硬件依赖 | 完全由PS管理 | 依赖AXI互联协议或PL的BRAM控制器 |
5. 典型应用场景
OCM的典型场景
-
实时任务：存储中断服务程序（ISR）或实时操作系统的关键数据。
-
低延迟缓冲区：用于高速数据采集的临时存储（如ADC/DAC数据）。
-
Boot代码：Zynq启动时，BootROM代码通常驻留在OCM。
共享内存的典型场景
-
PS-PL数据交互：
-
PL（FPGA）通过AXI总线直接读写DDR中的共享内存。
-
示例：PL加速器处理图像数据后，将结果写入DDR，PS读取并显示。
-
-
大数据缓冲：存储视频帧、网络数据包等需要大容量内存的场景。
-
多核通信：在AMP（非对称多处理）系统中，多个ARM核通过共享内存交换数据。
6. 配置与使用示例
OCM配置（在Vitis中）
在链接脚本（lscript.ld）中指定OCM区域：
{ ocm_ram : ORIGIN = 0xFFFF0000, LENGTH = 0x10000 // 64KB OCM } SECTIONS { .ocm_data : { *(.ocm_data) } > ocm_ram }共享内存配置（PS与PL间）
-
DDR共享内存：
-
在PL中通过AXI Master接口访问DDR。
-
PS端需确保内存区域未被缓存或手动刷新缓存：// 分配非缓存内存 void *shared_buf = Xil_NonCacheableMalloc(BUF_SIZE); // 刷新缓存（PL修改数据后） Xil_DCacheFlushRange((u32)shared_buf, BUF_SIZE)
// 分配非缓存内存 void *shared_buf = Xil_NonCacheableMalloc(BUF_SIZE); // 刷新缓存（PL修改数据后） Xil_DCacheFlushRange((u32)shared_buf, BUF_SIZE);
-
-
BRAM共享内存：
-
在PL中例化BRAM，通过AXI BRAM控制器与PS共享。
-
在Vivado中配置AXI BRAM控制器地址范围。
-
7. 性能对比总结
| 维度 | OCM | 共享内存（DDR） |
|---|---|---|
| 延迟 | 1~2个时钟周期 | 数十到数百时钟周期 |
| 带宽 | ~10 GB/s | ~1 GB/s（受DDR限制） |
| 适用数据量 | 小数据（KB级） | 大数据（MB~GB级） |
选择建议
-
使用OCM：
实时性要求高、数据量小、频繁访问的场景（如中断处理、关键代码）。 -
使用共享内存：
PS与PL间需要传递大量数据、对延迟不敏感的场景（如图像处理、网络协议栈）。
即：通过合理分配OCM和共享内存，可以显著提升Zynq-7020系统的性能和效率。