u012906122的专栏

每个缓存设计师都会在某个时候遇到由缓存设计方法引起的困难。可能是因为缓存无法包含原始设计中指定的所有最优雅的目标，或者可能存在实际约束，需要在一个领域使用离常规的策略，而现在在另一个领域存在逻辑上的后果。无论出于何种原因，所有设计师都知道几乎可以找到解决这类困境的答案，但通常需要以不同的方式思考问题。本章专门介绍了一些被各种处理器设计师用于改善特定情况下系统性能的技巧。在某些情况下，设计师利用系统划分来提高性能，在其他情况下，他们解决了由于选择了其他方法而引起的问题。这里展示的所有技巧都有点超出传统范畴，

经常引用的一项统计数据表明，夫妻间最常见的争吵原因是金钱问题。为什么这样的统计数据会出现在一本关于高速缓存设计的书中呢？因为某些金钱争论和缓存一致性问题之间存在着深刻而又务实的相似之处。让我们假设大多数金钱争议都以类似以下例子中的一种开始：“'你为什么不在支票登记册上记录当你从自动提款机取钱时的支出？现在我们反弹了三张支票！”“你在Visa账户上刷了900美元，却忘了告诉我？难怪在餐厅里当着我老板的面我的信用被拒绝了！”“那是我们准备去夏威夷的钱！”“那100美元现金到底发生了什么事情？”这些例

3.1 THE RISC CONCEPT现今的管理咨询师和商业作家告诫美国企业要抛弃古老格言和过去的老套方法，尝试不同的思维方式。这正是IBM T.J.沃森研究中心在1970年代末做的事情。在那个时候，半导体工艺的进步提供了越来越多的集成境遇，人们欢迎它作为增加CPU复杂性的手段。旧架构提供了简单的构造，例如使用简单寻址模式进行加载、存储和加法。随着更高的集成度，程序员可以提供单个指令，对基于多个内存操作符的运算对象进行乘除或执行简单级数逼近函数的子集，使用高度精密的寻址技术。这种方法很大程度上增加了代码

在本章中，我们将研究缓存设计中使用的一些方法或“行业诀窍”。虽然没有特别复杂的设计技术被使用，但已经投入了大量思考来揭示显而易见的东西，典型的设计师最终将不得不记下许多针对缓存的经验法则，以便正确地进行缓存设计。2.1 THE CPU-TO-MAIN-MEMORY INTERFACE正如第一章所讨论的，CPU缓存实际上插入在CPU和系统主存储器之间。正因为如此，为了让缓存欺骗CPU，使其误以为缓存访问实际上是对主存储器的访问，并且没有其他操作，缓存必须匹配CPU和主存储器之间的接口。2.1.1 Why M

1.1 CPU SPEED VS. SYSTEM SPEED问题很简单。设计师们不断努力以最具成本效益的方式发挥他们设计的最大潜力。当某个特定CPU的更快版本面世时，设计师通常会尝试通过简单地增加CPU时钟频率来提高现有设计的吞吐量。在某个点之后，系统的主存储器（有时称为后备存储器）的速度成为系统吞吐量的限制因素。这在图1.1中有所体现。X轴表示CPU时钟频率，Y轴表示系统的总吞吐量。对于这个例子，我们假设系统是计算受限的；也就是说，系统的性能受到CPU性能的限制，而不是输入/输出（I/O）设备（例如磁

由于缓存语言的独特性和技术的新颖性，一个严重的劣势就是术语处于不断变化的状态，你经常会看到在文本中使用的词汇被完全不同地使用，或者更糟的是，用不同的词来描述相同的功能。两种设备的操作原理类似，但是磁盘缓存通常是使用软件控制在动态RAM（DRAM）中实现的，而CPU缓存则以如此高的速度运行，必须使用硬件控制，并且缓存本身必须在静态RAM（SRAM）中实现。是的，有些操作，特别是创建一些更复杂的图形和重新排版文本，如果使用更好、更快的CPU和缓存的机器，速度会快得多，也不会那么令人沮丧。其实，缓存并不难理解。

不过，我选择保留最旧的一个缓存示例，在第一章中进行演示，以说明真实的缓存设计的门数并不高，而且不必回避缓存设计。最后，与我用来创建第一版的无缓存系统相反，第二版正在一台Windows 95机器上制作，该机器采用133 MHz Pentium处理器，有8KB的一级缓存和256KB的二级缓存。随着领域变得更加广泛，公司之间的交流变得更加频繁和开放，公司特定的行话被更标准化的行话所取代，人们发现自己需要发明一个新的行话之前，会先了解别人的行话。我还添加了一个新的第五章，展示了其他人是如何应对遇到的某些难题的。