计算机组成原理-存储系统-缓存存储器(Cache)

目录

 一、Cache基本概念

1.2性能分析

二、 Cache和主存的映射发生

 ​​​​​​2.1全相连映射​编辑

 2.2直接映射​编辑

 2.3组相连映射

三、Cachae的替换算法

3.1 随机算法(RADN)

3.2 先进先出算法(FIFO)

3.3 近期最少使用(LRU)

3.4 最近不经常使用(LFU)

四、写策略

4.1写命中

4.2写不命中

多级Cache

---

 一、Cache基本概念

CPU速度太快，内存相比太慢，Cache为2者中间的缓存速度的

1.1局部性原理(操作系统也讲)

        ① 时间局部性原理

                在未来使用的信息，可能正在使用                     (参考代码for循环)

        ② 空间局部性原理

                未来使用的信息可能于正在使用的信息存储空间相邻       （参考数组的顺序存储）

1.2性能分析

命中率H：CPU访问的信息在Cache的比率

缺失率(未命中)M：M=1-H 

Cache--主存系统的平均访问时间t为tc访问cache时间,tm主存时间

二、 Cache和主存的映射发生

 存储系统里的存储相关知识

 ​​​​​​2.1全相连映射

 2.2直接映射

 2.3组相连映射

三、Cachae的替换算法

3.1 随机算法(RADN)

cache已满，则随机选择一块替换     没考虑局部性原理

3.2 先进先出算法(FIFO)

先加入cache的先被替换

没考虑局部性原理。会出现”抖动现象“：刚被换出又调用

3.3 近期最少使用(LRU)

为每个cache块设置一个计数器，用于记录每个cache块已经多久没被访问，计数器大的先替换

cache块数=,计数器n位

 n个cache块列一个表格，在要被替换的向前低n个重复的值，就是要替换的，5未命中，n为4，前面n个未重复的值为  2  1  4  3，所以替换3

3.4 最近不经常使用(LFU)

设置一个计数器，记录每个cache被访问过几次，，替换计数器最小的

未符合局部性原理

四、写策略

4.1写命中

4.1.1全写法(写直通法)

命中时，必须把数据同时写入Cache和主存，一般使用写缓存

4.1.2写回法

只修改Cache的内容，而不立即写入主存，只有当此块被换出时才写回主存

4.2写不命中

4.2.1 写分配法

不命中时， 先把主存的块调入Cache，后在Cache写          （通常搭配写回法）

4.2.2 非写分配法 

不命中时。只写主存，不调入Cache                (搭配全写法)

 

多级Cache

(Cache套娃)