存储系统-------cache
Posted 不说谎的匹诺曹
tags:
篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了存储系统-------cache相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
1.目的
解决CPU与主存速度不匹配 的问题。
2.工作原理
CPU发出访存地址。地址格式为 主存地址格式。
访存地址被cache与主存同时接受。cache接受前经过地址映射与转换机构,用于判断是否命中。
若命中,直接从cache取出数据;
若未命中,从主存提取数据,并将数据装入cache。(若cache空间不足,设计替换策略)
CPU与cache和主存间交换数据以 字/字节 为单位
cache与主存之间交换数据以 块为单位
3.地址映射:
全相联映射, 直接映射, 组相联映射
1).全相联映射
? 主存与cache 块间随机映射
? 最灵活,cache利用率最高,成本最高
? 主存地址 = 块地址(高m位) + 块内地址(低n位)
cache地址 = 块地址(高c位) + 块内地址(低n位)
?目录表 记录映射关系:
主存块号 - cache 块号 - 有效位
2).直接映射
? 主存块映射到cache固定块,主存按照cache大小分区,区内块数相同。映射关系: j = i % 2^c
? 简单,快。不灵活
? 主存地址 = 区号(高t位) + 区内块号(中c位) + 块内地址(低n位)
cache地址 = 块地址(高c位) + 块内地址(低n位)
?区表 记录映射关系:
区号 - 有效位
?备注
?主存第 i 块 调入cache 第 i 块
?主存与cache块号相同,使得在登记区表时,只需记录块所在区号
?访存地址 块号 字段存储块号 i ,在区表的第 i 个存储字(表示cache第 i 块)中取出区号,与访存地址区号字段比较。
?cache 共 2^c 块,区表共 2^c 个存储字
3).组相联映射
? 主存按cache大小分区,与cache按相同大小区内分组,组内块数相同。组间直接映射,组内全相联映射。
? 主存地址 = 区号(s位) + 组号(U位) + 组内块号(v‘位) + 块内地址(低n位)
cache地址 = 组号(U位) + 组内块号(v位) + 块内地址(低n位)
?块表 记录映射关系:
区号 - 组号 - 组内块号 - 有效位
?备注
?区号组号共同作为判断命中标志
4.替换算法
1).cache无空间时,替换出旧块,装入新块。
2).
?随机算法(RAND法):
不考虑块使用情况,随机替换
易实现,速度快。降低命中率和cache工作效率。
?先进先出法(FIFO):
不考虑块使用情况,先进者先被替换。
装入块计数为0,其他块计数加一,替换计数最大者
?最近最少未使用(LRU):
?最不经常使用(LFU):
替换后,所有计数器清零
替换计数最小者
5.写回策略
1).保证一致性:
CPU写cache,未及时写主存;
I/O写主存,为及时写cache。
2).写策略:
?写直达(Write through)
写cache同时写主存;
频繁访存,降低平均访存时间
使用 不按写分配法(cache不命中,只写主存)
?写回法(Write Back)
简单写回(不管是否更新,一律写回) 、 标志位写回(只写回更新过的块)
使用 按写分配法(cache不命中,写主存后,装入cache)
以上是关于存储系统-------cache的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章