Cache的原理与地址映像机制
27页1、Cache原理 与地址映像机制重点Cache的工作原理Cache的基本结构地址映像机制替换策略1. 问题的提出 避免 CPU “空等” 现象 CPU 和主存(DRAM)的速度差异程序访问的局部性原理一、Cache的工作原理 空间局部性 时间局部性1. 问题的提出 避免 CPU “空等” 现象 CPU 和主存(DRAM)的速度差异缓存CPU主存容量小 速度高容量大 速度低一、Cache的工作原理字块主存块 调入 缓存主存块与缓存块 建立 了对应关系标记记录 与某缓存块建立了对应关系的 主存块号命中未命中主存块与缓存块 未建立 对应关系主存块 未调入 缓存2. Cache的命中率命中率CPU 欲访问的信息在 Cache 中的 比率命中率 与 Cache 的 容量 与 块长 有关 命中率CPU 欲访问的信息在 Cache 中的 比率命中率 与 Cache 的 容量 与 块长 有关 Cache 主存系统的效率效率 e 与 命中率 有关设 Cache 命中率 为 h,访问 Cache 的时间为 tc ,访问 主存 的时间为 tm则 e = 100%tch tc+ (1h) tm访问 Cache
2、的时间平均访问时间e = 100%3. Cache 的 读 操作访问Cache 取出信息送CPU访问主存 取出信息送CPU将新的主存块 调入Cache中执行替换算法腾出空位结束命中?Cache满?CPU发出访问地址开始是否是否4. Cache 的基本结构Cache 替换机构Cache 存储体主存Cache 地址映像 变换机构由CPU完成二、地址映射机制 主存和缓存的编址 主存块号主存储器012m1字块 0字块 1字块 M1主存块号块内地址m位b位n位M块B个字缓存块号块内地址c位b位C块B个字 字块 0字块 1字块 C1012c1标记Cache缓存块号二、地址映像机制地址映像机制AC = f ( AM )常用的地址映像方式l直接映像方式l全相联映像方式l组相联映像方式二、地址映像机制1. 直接相联字块2m1字块2c+1字块2c+11字块2c +1字块2c字块2c1字块1字块0主存储体字块 1标记字块 0标记字块 2c1标记Cache存储体t位0 12c1字块 字块地址主存字 块标记t 位c 位b 位主存地址比较器(t位) =不命中有效位=1?*m位Cache 内地址否是 命中字块2c+
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