cache和内存

Posted 2020-09-28 pure

CPU与内存

北桥：主桥，主要用来处理高速信号，负责与处理器的联系；CPU通过FSB前端总线来访问内存控制器。

南桥：IO桥，负责IO总线之间的通信，比如PCI总线、SATA、USB等，可以连接光驱、硬盘、键盘等设备交换数据。

 

架构一：内存控制器集成在北桥中，缺陷：瓶颈有二，北桥和内存，当处理器和外设争相访问内存时，增大了对北桥带宽的竞争；

架构二：将内存控制器单独隔离出来，以协调北桥与某个相应内存之间的交互，北桥可以与多个内存相连；--优点，增加了内存的访问带宽，但没有解决单一北桥芯片的瓶颈；

架构三：NUMA架构，Non-Uniform Memory Archetecture，非一致性内存架构，每个处理器都有本地内存，每个处理器也可以访问其他处理器的内存，不过需要额外的总线；

Cache

Cache存在的意义，匹配处理器和内存之间巨大的速度鸿沟（一般，处理器从内存中直接读取数据要花大概几百个时钟周期），cache一般采用SRAM。

cache的分级，是从成本和生产工艺的角度考虑的，随着nm工艺的推出，三级cache也逐渐集成到处理器内部了。

处理器对一级cache（分为数据cache和指令cache）的访问速度：3~5个时钟周期，对二级cache大约是十几个时钟周期，每个处理器都拥有仅属于自己的一级、二级cache。

处理器对三级cache需要几十个指令周期，在多核处理器内部，多核共有一个三级cache---当某个处理器极大占用三级cache时，会导致其他处理器只能占用极小的容量，从而导致Cache不命中，性能下降，为此，Intel推出CAT技术，采用软件可配置的算法来控制每个核心可以用到的cache大小。