ARM64 嵌入式汇编内存屏蔽指令的写法

在 ARM64 架构中，DSB（Data Synchronization Barrier）和 DMB（Data Memory Barrier）是用于强制内存访问顺序的关键指令。以下是它们在嵌入式汇编（如 GNU 汇编或 C 内联汇编）中的正确写法及其作用说明：

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1. DMB（Data Memory Barrier）

作用:
确保在屏障之前的所有内存访问（Load/Store）在屏障之后的内存访问之前完成，但对指令执行顺序无影响。
常用于多核/多线程场景，防止内存访问乱序。

语法格式:

asm

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dmb 

常用选项:

• ish: Inner Shareable Domain（多核间共享内存的屏障）

• nsh: Non-shareable Domain（单核内非共享内存的屏障）

• sy: Full System Barrier（全系统范围，默认选项）

嵌入式汇编示例:

c

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// C 内联汇编写法（GNU 语法）
asm volatile("dmb ish" ::: "memory");

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2. DSB（Data Synchronization Barrier）

作用:
比 DMB 更严格，确保屏障之前的所有内存访问（包括缓存、总线操作）完成之后，后续指令才会执行。
常用于对硬件寄存器的操作，确保写入生效后再继续执行。

语法格式:

asm

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dsb 

常用选项:

• ish: Inner Shareable Domain

• nsh: Non-shareable Domain

• sy: Full System Barrier（默认）

嵌入式汇编示例:

c

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// C 内联汇编写法（GNU 语法）
asm volatile("dsb sy" ::: "memory");

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3. 典型使用场景

(1) 内存写入后确保生效

在对硬件寄存器写入后，使用 DSB 确保写入完成：

c

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// 写入设备寄存器
*((volatile uint32_t*)0x1000) = 0x1234;

// 强制写入完成后再继续执行
asm volatile("dsb sy" ::: "memory");

(2) 多核间共享数据同步

使用 DMB 确保多核间数据访问顺序：

c

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// 核1写入共享数据
shared_data = 42;
asm volatile("dmb ish" ::: "memory"); // 确保写入对其他核可见

// 核2读取共享数据
asm volatile("dmb ish" ::: "memory"); // 确保读取前内存一致性
int value = shared_data;

(3) 上下文切换或异常处理

在修改关键内存（如页表）后，使用 DSB 和 ISB 确保安全和指令流水线刷新：

c

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asm volatile("dsb sy");  // 确保内存操作完成
asm volatile("isb sy");  // 刷新流水线，确保后续指令使用新上下文

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4. 参数选项详解

选项	作用域	描述
sy	Full System	全系统范围屏障（最严格）
ish	Inner Shareable	多核间共享内存的屏障
osh	Outer Shareable	外部共享域（如 GPU/DMA）
nsh	Non-shareable	单核内非共享内存的屏障
st	Store-Store Barrier	仅针对存储操作的屏障（ARMv8 特有）

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5. 注意事项

1. 性能影响
   内存屏障会强制处理器等待操作完成，可能降低性能，需仅在必要时使用。

2. 编译器屏障
   asm volatile("" ::: "memory") 是编译器级别的内存屏障，防止编译器重排指令，但不生成硬件指令。需与 DMB/DSB 结合使用。

3. ARMv8 与旧架构差异
   ARMv8 对屏障语义进行了优化，部分场景下 DMB 可以替代 DSB，但需严格遵循硬件手册。

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6. 完整示例（C 内联汇编）

c

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#include 

// 写入寄存器并同步
void write_register(uintptr_t addr, uint32_t value) {
    *((volatile uint32_t*)addr) = value;
    // 确保写入完成后再继续
    asm volatile("dsb sy" ::: "memory");
}

// 多核间共享数据操作
void update_shared_data(int* shared_var, int value) {
    *shared_var = value;
    // 确保写入对其他核可见
    asm volatile("dmb ish" ::: "memory");
}

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通过合理使用 DMB 和 DSB，可以在 ARM64 嵌入式系统中确保内存访问的可靠性和一致性。