Cache 工作原理
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局部性原则
利用局部性原则提高访存速度
-时间局部性： -近期使用的数据或指令，很可能很快再使用 -如何利用：把近期访问的数据放在高速存储结构中
•空间局部性： -近期使用的数据或指令，跟它临近的可能会使用 -如何利用:把近期访问的数据邻居也Βιβλιοθήκη Baidu在高速存储结构中
Cache组织结构
地址总线
缺
失
C
P
M
U
A
R
替换部件
口 命
中
穡据总线
Cache设计问题
•在cache中存放哪些数据？ -如何找到这些数据？ •当cache满时，如何替换旧数据放新数据?
专注于数据加载，但存储遵循同样的原
在cache中存放什么数据
-理想状态下，cache会预测需要的数据（指令或数据）， 并且将它们装载到cache中
•但是预测未来是不可能的 -所以使用过去来预测未来，利用时间局部性，空间局部
-主存中数据的地址和高速缓存中数据的位置之间的关系称为“映射, -这种映射关系以块表的形式存在。
•判断Cache是否命中 -如果命中实现主存地址到Cache 地址的映射变换 -由硬件实现，其字数等于Cache的块数。
Cache基本术语
«块”的概念(block, block frame )
-例:某计算机主存容量为1M字节,Cache容量为8K字节，若以字节编址,
每512字节为一块，则主存分成2048块，Cache分成16块.
Cache
主
存
块。 块1
块2047
主存与cache的地址映射
•主存—cache地址映射(mapping)：
性原理来降低缺失率:
-时间局部性：将最近访问的数据装入到 cache中
-空间局部性：将临近数据也装入到cache中
Cache基本术语
«块”的概念(block, block frame )
-Cache与主存之间数据交换的单位。 -块的大小通常以在主存的一个读/写周期中能访问的数据长
度为限，常为几十字节。(例：32B, 64B，128B等) -Cache存储器中，把Cache和主存各分成若干块。 -主存与Cache中块的数目不同但块的大小相等。
利用局部性原则提高访存速度
-时间局部性： -近期使用的数据或指令，很可能很快再使用 -如何利用：把近期访问的数据放在高速存储结构中
•空间局部性： -近期使用的数据或指令，跟它临近的可能会使用 -如何利用:把近期访问的数据邻居也Βιβλιοθήκη Baidu在高速存储结构中
Cache组织结构
地址总线
缺
失
C
P
M
U
A
R
替换部件
口 命
中
穡据总线
Cache设计问题
•在cache中存放哪些数据？ -如何找到这些数据？ •当cache满时，如何替换旧数据放新数据?
专注于数据加载，但存储遵循同样的原
在cache中存放什么数据
-理想状态下，cache会预测需要的数据（指令或数据）， 并且将它们装载到cache中
•但是预测未来是不可能的 -所以使用过去来预测未来，利用时间局部性，空间局部
-主存中数据的地址和高速缓存中数据的位置之间的关系称为“映射, -这种映射关系以块表的形式存在。
•判断Cache是否命中 -如果命中实现主存地址到Cache 地址的映射变换 -由硬件实现，其字数等于Cache的块数。
Cache基本术语
«块”的概念(block, block frame )
-例:某计算机主存容量为1M字节,Cache容量为8K字节，若以字节编址,
每512字节为一块，则主存分成2048块，Cache分成16块.
Cache
主
存
块。 块1
块2047
主存与cache的地址映射
•主存—cache地址映射(mapping)：
性原理来降低缺失率:
-时间局部性：将最近访问的数据装入到 cache中
-空间局部性：将临近数据也装入到cache中
Cache基本术语
«块”的概念(block, block frame )
-Cache与主存之间数据交换的单位。 -块的大小通常以在主存的一个读/写周期中能访问的数据长
度为限，常为几十字节。(例：32B, 64B，128B等) -Cache存储器中，把Cache和主存各分成若干块。 -主存与Cache中块的数目不同但块的大小相等。