22、计算机缓存：提升性能的关键

计算机缓存：提升性能的关键

1. 主存访问时间与案例分析

在计算机系统中，主存的访问时间是一个关键指标。当缺失块所在的行未打开且该存储体中的所有行都已预充电时，需要在块访问时间基础上至少加上 tRC D（13.5 ns）。例如，在某些情况下，块传输时间可能为 29 ns 或 81 个 CPU 周期；若在打开包含缺失块的行之前需要预充电一行，块传输时间则为 42.5 ns 或 119 个 CPU 周期。

以 Intel i9 - 9900K 系统为例，它是一款乱序执行处理器，拥有八个核心。其 L1 和 L2 缓存为每个核心单独配备，而 L3 缓存则由芯片上的所有核心共享。具体参数如下表所示：
| 缓存级别 | 缓存大小 | 组相联度 |
| ---- | ---- | ---- |
| L1 缓存 | 32 KB | 八路组相联 |
| L2 缓存 | 256 KB | 四路组相联 |
| L3 缓存 | 16 MB | 十六路组相联 |

此外，i9 - 9900K 支持多达四个 64 位内存通道，每个通道由一组独立的 DDR4 - 2666 DIMMs（PC4 - 21333）组成，且各通道可并行传输，峰值内存带宽达 41.6 GB/s。每个通道最多支持两个 DIMM，系统总内存最大可达 128 GB。

2. 缓存的重要性与目标

你是否曾好奇计算机为何能以闪电般的速度访问常用数据，仿佛突破了主存的限制？答案就在于现代计算机系统中一个巧妙而重要的组件：缓存。缓存通过将频繁访问的数据和指令存储在高速内存缓冲区中，对优化内存访问和提升系统性能起着至关重要的作用。

通过对缓存