南大Mooc计算机体系基础--高速缓存cache

高速缓存cache

cpu<–>cache<–>内存（主存）<–>外存（辅存）

计算机存储层次结构：金字塔型

空间、时间局部性：引入cache

例子：访问二维数组A[0][0]-A[0][1]。。。空间局部性好

了解cache才能写出高效程序

操作过程：

cpu通过地址需要一块主存数据

判断是否在cache中，hit直接从cache中取，miss加入到cache

疑问：如何从elf的虚存地址，转换成cpu需要的实际内存地址

cache映射方式：

直接映射：主存块 映射到mod之后的 cache块，cache需要一个标记来

确定是哪一个主存块（块群号）。

块群号+行号+块内号

特点：容易实现，命中时间很短（按地址找）。无需考虑淘汰问题。命中率低。

全相联映射：要标记11位块号。

特点：命中时间长（按内容找），比较器长。成本高，命中率高。

组相联映射：组间取模，组内任意。

cache替换算法（逻辑演示）：

FIFO：先进先出，先进的在上面，淘汰最上面的

LRU：最近最少用，最近使用的提到最上面，淘汰最下面的。实际用计数值方式标记最近用。

cache一致性问题：

写命中（要写块的在cache中）

write through：直写，立即写入cache和二级cache，二级cache受存储器控制写回主存。

write back：回写，cache中标记一个‘脏’位来判断是否有更改，当cache块被淘汰时一次性写回。同时要锁定对应主存块，不能被io访问。

写未命中：

写分配：加到cache后在写

非写分配：直接在主存中写

直写：写分配/非写分配

回写：非写分配