62、高速内存接口与缓存技术全解析

高速内存接口与缓存技术全解析

一、缓存内存相关知识

缓存内存对于高性能CPU至关重要。在缓存设计中，块大小是一个关键因素。如果块太大，会导致缓存命中率降低；而如果块太小，则会出现过多的缓存缺失。因此，需要找到一个折中的方法。不同计算机中，从主内存传输到CPU（同时复制到缓存）的块大小有所不同，一般在4到32字节之间。例如，在386/486机器使用的缓存控制器中，块大小为32字节，这被称为8行缓存填充策略，每行是32位数据总线的4字节。

随着集成电路制造技术的进步，一些缓存可以直接集成在CPU芯片上。这种片上缓存被称为L1（一级）缓存，而CPU外部的缓存则称为L2（二级）缓存。

下面是一些关于缓存的常见问题及解答：
1. 缓存由什么组成 ：缓存通常由SRAM（静态随机存取存储器）组成，而不是DRAM（动态随机存取存储器）。SRAM速度更快，但成本也更高。
2. CPU首先从哪里请求数据 ：CPU首先会从缓存中请求数据。如果数据在缓存中（命中），则可以比从主内存更快地将其带入CPU；如果数据不在缓存中（缺失），则必须从主内存将数据带入缓存和CPU。
3. 按CPU访问速度从快到慢排序 ：
- 寄存器
- 缓存内存
- 主内存
4. 在深度为512的全关联缓存中，每次数据请求需要进行多少次比较 ：在全关联缓存中，每次数据请求需要进行512次比较，因为需要检查缓存中的每一项是否包含所需的数据。
5. 哪种缓存组织需要的比较次数最少