说说cache那些最基本的事

参考资料：《计算机组成原理》（第五版）  白中英等著

一、cache：高速缓冲存储器，一般由高速的SRAM组成。

二、使用cache的目的（主存-cache体系解决的问题）：解决CPU与主存之间速度不匹配的问题。

三、cache的原理：基于程序运行时具有空间局部性与时间局部性的特征。

四、cache的全部功能由硬件实现。

五、CPU与存储器系统的关系图：



现代的CPU与传统CPU的一个区别在于现代CPU中集成了cache，位于CPU内部的cache的工作速度已经接近于CPU的速度。

CPU内部cache与外部cache可以组成两级以上的cache系统。

六、cache的控制逻辑：cache除包含高速SRAM外，还有相应的控制逻辑。

①cache在CPU芯片外部，其控制逻辑一般与主存的控制逻辑组合在一起，称：主存/cache控制器；

②cache在CPU芯片内部，由CPU提供控制逻辑。

七、cache的工作原理：从读与写两个方面进行阐释

①读：

当CPU读取内存的一个字时，便将此字的内存地址发出到cache与主存。此时cache的控制逻辑根据地址判断此字当前是否在cache中。若是，将此字直接从cache调入CPU；若否，将此字从主存中取出调入CPU，并将此字所在的数据块依据替换策略拷贝至cache中。

②写：

当CPU向内存写或更改某个字时，cache通过有关的写策略确保主存中的内容与cache中的内容一致。