25考研计算机组成原理复习·3.5高速缓冲存储器

高速缓冲存储器Cache

1. 工作原理：将某些主存块复制到Cache中，缓和CPU与主存之间的速度矛盾
2. 局部性原理
   1. 时间局部性：现在访问的地址，不久之后也很可能被再次访问
   2. 空间局部性：现在访问的地址，其附近的地址也很可能即将被访问
3. 性能分析
   1. 命中率H：CPU欲访问的信息已在Cache中的比率
   2. 缺失（未命中）率：M = 1 - H
   3. 👩‍💻 两种方式
      1. 先访问Cache，发现未命中再访问主存
      2. 同时访问Cache和主存，若Cache命中则停止访问主存
4. 其他概念
   1. 主存与Cache之间以“块”为单位进行数据交换
   2. 主存的“块”又叫“页/页框/页面”；Cache的“块”又叫“行”
   3. 主存地址可拆分为（主存块号，块内地址）的形式

 每次被访问的主存块，一定会被立即调入Cache

Cache-主存映射方式

Cache中存储的信息

1. 有效位（0/1）+ 标记 + 整块数据
2. 其中“标记”用于指明对应的内存块，不同映射方式，“标记”的位数不同

全相联映射

1. 主存块可以放到Cache的任意位置
2. 主存地址结构：标记（整个主存块号）+ 块内地址
3. 优点：Cache存储空间利用充分，命中率高；缺点：查找“标记”最慢，有可能需要对比所有行的标记

直接映射

1. 主存块只能放到特定的某个Cache行，行号 = 主存块号 % 总行数
2. 主存地址结构：标记（主存块号