Cache的原理是什么？Cache地址的过程是怎样的

1119 操作系统 Cache 存储器

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 存储器的层次结构是怎样的？由哪些部分组成的？有何特点？ Cache的原理是什么？Cache地址的过程是怎样的？ 0
2021-12-23 09:35:31　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × HengDu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 heks 该类别下有 16 个回答。邀请回答 ChristineGu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 nhonglan 该类别下有 15 个回答。邀请回答 yonglanzhang 该类别下有 15 个回答。邀请回答 dfasda 该类别下有 15 个回答。邀请回答杀狼000 该类别下有 14 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 14 个回答。邀请回答 C880U 该类别下有 14 个回答。邀请回答 jhdfvs 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 14 个回答。邀请回答 muwersddg 该类别下有 14 个回答。邀请回答 kszdj113 该类别下有 13 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 13 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 13 个回答。邀请回答 a732538 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hrtuoyu 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 13 个回答。邀请回答 thyysbk 该类别下有 13 个回答。邀请回答凡人wlj 该类别下有 13 个回答。邀请回答举报刘丰标相关推荐 • 关于cache和cache_line的一个概念问题 4888 • Cache为什么还要分I-Cache，D-Cache，L2 Cache，作用是什么？ 333 • ARM处理器中的逻辑cache和物理cache是什么 3203 • 处理器在读内存的过程中，CPU核、cache、MMU如何协同工作？ 2106 • 通过内存地址映射能否禁用MSMC上的cache 2496 • cache 问题 1737 • Cache机制的原理是什么？ 2507 • 关于6678 cache的疑问 5271 • 裸跑LWIP协议栈的cache怎么使用？ 2914 • 关于cache百科里的一段叙述有疑惑 2672 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 嵌入式系统设计师学习笔记⑥：存储器的层次架构及Cache详解存储器被组织成金字塔形的层次结构：存储器自上而下，组成6个层次结构，依次变得更慢、访问效率更低、容量更大、每字节的造价更便宜。如图所示： Cache： ①功能：提高CPU数据输入输出的速率，突破所谓的“冯·诺依曼瓶颈” ②速度：在计算机的存储系统体系中，Cache是访问速度较快的层次 ③原理：使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理 ④组成：Cache由两部分组成：控制部分和Cache存储器部分局部性原理：概念：利用程序的时间局部性和空间局部性来优化系统性能，平衡处理器与存储器之间的数据存取差异，故Cache能提高存储器的平均访问速度。时间局部性：如果一个存储项被访问后，极有可能会在一段时间间隔内被多次访问。 int i =0,sum =0;for(i=0;i<10;i++){ sum = sum +i;}在上述程序中，局部变量i和sum被访问后，由于存在循环，因此会在短时间内被多次访问空间局部性：如果一个存储项近期被访问到后，它在内存中相邻的内存空间也极有可能在短时间内被访问到。 int array[10];定义一个数组，由于数组在内存中是连续存放的，而且对于数组的操作一般都是逐个访问进行，因此若array[0]被访问后，数组中其他元素也极有可能会被访问到。 Cache能够减少内存的平均访问时间。 Cache的参数： ①块（Line）：数据交换的最小单位 ②命中（Hit）：在较高层次中发现要访问的内容命中率（Hit Rate） = 命中次数/访问次数命中时间：访问在较高层次中数据的时间 ③失效（Miss）：需要在较低层次中访问块失效率 = 1-命中率失效损失=替换较高层次数据块的时间+将该块交付给处理器的时间 ④命中时间<<（远小于）失效损失 Cache平均系统周期时间（以读操作为例：使用“Cache+主存储器”）： t3 = ht+(1-h)xt2h代表对Cache的访问命中率t1表示Cache的周期时间t2表示主存储器周期时间系统的平均周期为t3，（1-h）又称为失效率（未命中率） Cache的地址映像：概念：主存和Cache是同样大小的块组成，主存以块为单位映像到Cache中。 ①通常由SRAM（静态存储器）组成。其访问速度远高于主存，接近CPU。 ②其功能是提高CPU数据输入输出的速率。其理论依据是程序的局部性原理。实现基础是将主存和Cache划分成大小相同的块/页。 ③装入缓存时将主存块与Cache块的映射关系存入相联存储表（硬件实现）中。主存与Cache的映射由硬件自动实现 ④CPU通过主存地址访存时先访问Cache（若命中可提升速度，所以其关键性能指标是命中率），依据主存地址关联相联存储表转换为Cache地址。如果在Cache中没有，才需要访问主存（Cache页置换，置换算法会影响命中率）。 Cache地址映像的替换策略：常见的地址映像和变化方式： ①直接映像和变换 ②组相联映像和变换 ③全相联映像和变换地址映像：把主存地址空间映像到Cache地址空间。地址变换：当程序或数据已经装入到Cache后，在实际运行过程中，把主存地址如何变成Cache地址的过程。一、直接映像和变换： ①主存储器中一块只能映像到Cache的一个特定的块中 ②主存与缓存分成相同大小的数据块 ③主存空间按缓存容量分成区，每一区的块数与缓存的总块数相等 ④主存中某区的一块装入缓存时只能存入缓存中块号相同的位置直接相联映射图：特点： ①地址变换电路简单，访问速度快 ②空间利用率低，冲突概率高 ③对页面置换算法依赖度高，且Cache空间利用率低，命中率较低二、组相联映像和变换： ①主存的任意一块可以映像到Cache中的任意一块的位置上 ②主存与缓存分为大小相同的数据块 ③主存的某一数据块可以装入缓存的任意一块空间中组相联映射图：特点： ①空间利用率高，命中率较高 ②冲突概率低 ③实现复杂，速度慢，适合小容量Cache 三、全相联映像和变换： ①主存和Cache按同样大小分块 ②Cache分为若干组，如两块一组，主存按Cache组数分区 ③每个组采用直接映射方式（组间：直接相联映射） ④组内的块则采用全相联映像方式全相联映射图*：特点： ①是直接映像和组相连映像的折中方式 ②实现难度和造价要比直接映像方式高。

2021-12-23 13:44:29 评论举报汤玉荣