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【操作系统笔记四】高速缓存

news 2026/1/14 12:33:05

CPU 高速缓存

存储器的分层结构：

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问题：为什么这种存储器层次结构行之有效呢？

衡量 CPU 性能的两个指标：

  • 响应时间（或执行时间）：执行一条指令平均时间

  • 吞吐量，就是 1 秒内 CPU 可以执行的指令的总条数

响应时间越小、吞吐量越大，那么CPU的性能当然就越好了。

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高速缓存在 CPU 芯片中，位于寄存器文件和主存之间

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为什么需要高速缓存呢？

随着时间变迁，CPU和内存之间的性能差距越来越大：

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为了弥补两者之间的性能差异，我们在现代 CPU 中引入了高速缓存。

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高速缓存寻址

问题：如何定位 CPU 高速缓存中的数据？

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多处理器系统

  • 一般的话 CPU 同一时刻只能执行一条指令（也可能同一时刻执行多条指令的不同阶段），也就是只能串行执行指令

  • 多处理器系统将多个 CPU 集成到一个集成电路芯片上，每个 CPU 称为一个 CPU 核心

多核心处理器

  • 使得同一时刻可以同时并行的执行多条指令，从而提高处理器的吞吐量
  • 超线程技术可以使得一个核心当两个核心用，称为逻辑处理器

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