Registro de rango de tipo de memoria

Los registros de rango de tipo de memoria ( MTRR ) son un conjunto de registros de control de capacidad suplementaria del procesador que proporcionan al software del sistema el control de cómo se almacenan en caché los accesos a los rangos de memoria por parte de la CPU . Utiliza un conjunto de registros específicos del modelo (MSR) programables que son registros especiales proporcionados por la mayoría de las CPU modernas. Los posibles modos de acceso a los rangos de memoria pueden ser sin almacenamiento en caché, escritura simultánea , combinación de escritura , protección contra escritura y escritura diferida . En el modo de escritura diferida, las escrituras se escriben en la caché de la CPU y la caché se marca como sucia, de modo que su contenido se escribe en la memoria más tarde.

La combinación de escritura permite que las transferencias de escritura del bus se combinen en una transferencia más grande antes de enviarlas en ráfagas por el bus para permitir escrituras más eficientes en los recursos del sistema, como la memoria de la tarjeta gráfica . Esto a menudo aumenta la velocidad de las operaciones de escritura de imágenes varias veces, a costa de perder la semántica de lectura/escritura secuencial simple de la memoria normal. Los bits adicionales que se proporcionan en algunas arquitecturas de computadora , como AMD64 , permiten el sombreado de los contenidos de ROM en la memoria (ROM de sombra) y la configuración de E/S mapeadas en memoria .

En los primeros sistemas de arquitectura x86 , especialmente donde el caché era proporcionado por chips separados fuera del paquete de la CPU, esta función era controlada por el chipset y configurada a través de la configuración del BIOS .

Cuando la caché de la CPU se trasladó dentro de la CPU, las CPU implementaron MTRR de rango fijo que cubren el primer megabyte de memoria para ser compatible con lo que proporcionaban las BIOS de PC en ese momento. Estos se utilizan para controlar la política de caché necesaria para los accesos VGA y todos los demás accesos a la memoria realizados mientras el sistema está en modo real . Por encima de 1 MB, las CPU proporcionan una serie de MTRR de rango variable , que se pueden colocar libremente e incluso superponerse. Estos MTRR de rango variable se pueden utilizar para establecer la política de almacenamiento en caché de la memoria gráfica y otros rangos de memoria utilizados por los dispositivos PCI .

El recuento de MTRR varía:

• La familia de procesadores Intel P6 ( Pentium Pro , Pentium II ) y posteriores tienen MTRR que pueden usarse para controlar el acceso a rangos de memoria. ^[1]
• Los procesadores Cyrix 6x86 , 6x86MX y MII tienen registros de rango de direcciones (ARR) que proporcionan una funcionalidad similar a los MTRR.
• El Centaur C6 WinChip tiene 8 MCR, lo que permite la escritura y combinación.
• Las CPU VIA Cyrix III y VIA C3 ofrecen 8 MTRR estilo Intel.
• La familia AMD Athlon proporciona 8 MTRR de estilo Intel.
• Los procesadores AMD K6-2 (paso 8 y superior) y K6-III tienen dos MTRR.

La interfaz de memoria de las CPU AMD K8 admite "codificaciones de campo de tipo MTRR de rango fijo extendido", lo que permite especificar si los accesos a ciertos rangos de direcciones se ejecutan accediendo a la RAM a través de la arquitectura de conexión directa o ejecutando E/S asignadas a la memoria . Esto permite, por ejemplo, implementar la RAM de sombra copiando el contenido de la ROM en la RAM.

Las CPU x86 más nuevas admiten una técnica más avanzada llamada tablas de atributos de página (PAT), que permiten la configuración por página de estos modos, en lugar de tener una cantidad limitada de registros de baja granularidad para lidiar con tamaños de memoria modernos que pueden ser de hasta 64  GB incluso en una computadora portátil, y varias veces esa cantidad en un sistema de escritorio.

• Registro de rango de direcciones
• Tabla de atributos de página (PAT)
• Barrera de escritura

• Los detalles sobre cómo funcionan los MTRR se describen en los manuales del procesador de los proveedores de CPU.

• Cómo acelerar los gráficos con MTRR incluye una explicación
• Manual del programador de la arquitectura AMD64 Volumen 2: Programación del sistema ( PDF )
• Manuales para desarrolladores de software de arquitecturas Intel 64 e IA-32 Consulte el Manual para desarrolladores de software de arquitecturas Intel 64 e IA-32, Volumen 3A: Guía de programación del sistema, sección 11.11 REGISTROS DE RANGO DE TIPO DE MEMORIA (MTRRS)
• Utilidad MTRRLFBE para DOS de RayeR: puede configurar modos de almacenamiento en caché para el rango de memoria VGA y LFB para aumentar significativamente el rendimiento de las aplicaciones gráficas de DOS. En PC Core 2 Duo modernas con VGA PCI-E puede ser 10 veces más rápido cuando se configura la combinación de escritura.
• Control MTRR (registro de rango de tipo de memoria) por Richard Gooch