SimpleOS开发（3）添加Cache操作接口

1. 实现Cache操作接口

在系统启动过程中需要使能icache和dcache来提高系统整体性能，并且后续别的系统模块也需要操作cache比如回写cache、失效cache等等，所以需要封装出cache操作相关接口。

在D1上实现的cache操作接口如下所示：

#ifndef CACHE_H_
#define CACHE_H_

void clean_dcache_all(void);
void clean_dcache_range_pa(unsigned long start, unsigned long end);
void clean_dcache_range(unsigned long start, unsigned long end);
void invalidate_dcache_all(void);
void invalidate_dcache_range_pa(unsigned long start, unsigned long end);
void invalidate_dcache_range(unsigned long start, unsigned long end);
void flush_dcache_all(void);
void flush_dcache_range_pa(unsigned long start, unsigned long end);
void flush_dcache_range(unsigned long start, unsigned long end);
void dcache_enable(void);
void dcache_disable(void);
int  dcache_status(void);

void invalidate_icache_all(void);
void invalidate_icache_range_pa(unsigned long start, unsigned long end);
void invalidate_icache_range(unsigned long start, unsigned long end);
void icache_enable(void);
void icache_disable(void);
int  icache_status(void);

void cpu_init(void);

void cache_test(void);

#endif /* CACHE_H_ */

SimpleOS对Cache操作的定义如下：

• flush：回写cache中的数据，可以全部回写也可以根据虚拟地址或者物理地址回写。
• invalidate：失效cache中的数据，可以全部失效也可以根据虚拟地址或者物理地址失效。
• clean：先回写cache中的数据然后再失效cache，可以全部clean也可以根据虚拟地址或者物理地址clean。

C906的核cache可以根据物理地址或者虚拟地址来进行相应的操作，所以在接口封装上设计了两种接口分别使用物理地址和虚拟地址。另外为了简单起见，起始地址和结尾地址由调用者来保证是cacheline对齐的，接口实现不做特殊任何处理。

在接口具体实现方面，主要参考了全志D1的uboot相关代码，如下所示。

全志D1的uboot代码为了兼容不同的riscv编译工具链，直接在接口中使用指令机器码来实现相应的功能，因为标准的riscv编译工具链并不能识别C906的扩展指令，而像cache失效、回写等都是C906扩展指令实现的，所以使用机器码来尽量兼容不同的编译器。

2. 添加内核测试代码

添加了内核测试接口，在系统启动过程中根据条件编译来使用，用于测试系统对应的功能是否正常，如下所示：

#include "print.h"
#include "cache.h"

void init(void)
{
    pr_debug("hello simpleos!\n");

#ifdef KERNEL_TEST
    printk_test();
#endif
    cpu_init();
#ifdef KERNEL_TEST
    pr_test("before cache enable: ");
    cache_test();
#endif
    icache_enable();
    dcache_enable();
#ifdef KERNEL_TEST
    pr_test("after cache enable: ");
    cache_test();
#endif
}