CMU 15-213 Introduction to Computer Systems学习笔记(11) Cache Memories

本文详细探讨了Cache内存的组织和操作,包括直接映射和E路组关联映射的缓存结构。讲解了Cache读取过程、未命中情况以及Intel Core i7的缓存层次结构。强调了编写Cache友好的代码对于性能的影响,通过矩阵乘法实例展示了改进空间和时间局部性的方法。

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Cache memory organization and operation

Cache Memories

处于【寄存器组】附近的缓存的实质是存储主存储器中经常访问的块,幸运的是,因为【局部性原则】,我们请求的大部分数据实际上都会从这个缓存内存中提供,这只需要花费几个【时钟周期】。

General Cache Organization (S, E, B)

高速缓存管理器完全由硬件进行管理,这里的关键是,硬件逻辑要知道如何查到缓存中的块,并且确定是否包含特定的块。

所有的缓存存储器都按照以下的方式组织。

上图中,一共有S个sets,每个set有E个块,每个块有B个byte

Cache Read

b个低位地址【块的偏移地址】,用于确定块中的偏移量,接下来的s位【集合索引】被视为无符号整形,作为组的集合的索引。

剩下的t位构成了我们称之为【标签位】的东西。

 

Example: Direct Mapped Cache (E = 1)

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