使用cache的目的课件

使用Cache的目的

CPU看到的内存储器

/速度

Cache的

/容量

主存的.

CPU

信息交换

字、字节传送

块传送

Cache的结构

AB-■r

MAR

/透明性地址1

阵列主

/三个阵列

存

地址Cache-AR储

存

储

器

替

换

MBR

DB

V

二、地址笑换方法

＞全相连映象

＞直接映象

地址转换方法

--------------------

映象规则

地址形式

主存地址tCache地址

查找方法

地址转换方法——例题

一■------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

>Block=4B

>Cache=64B64B/4B=16Block

>MM=1024B1024B/4B=256Block

Cache

概述

地址转换方法

替换策略

写策略

Cache设计中的几个问题

Cache实例

三、替挽策略

为什么要替换

解决的问题

评价标准

常用的替换策略

常用的替换策略

----------------------

»随机替换策略

AFIFO(FirstInFirstOut)

>LRU(LeastRecently

Used)

常用的替换策略——随机替换策略

A方法：随机地选择被替换得块

A优点：简单，易于硬件实现，并且

对于硬件调试很有用

»缺点：没有考虑块被使用的情况，

反映不了程序的局部性

常用的替换策略——FIFO

^-------------------------------....................................................................................

>FIFO------FirstInFirstOut（先进先出）

»方法：最先装入的块最先被替换

»优点：简单，易于实现

»缺点：虽然利用了各块进入Cache的顺序这

一“历史”信息，但是还是不能正确反映程

序的局部性。因为最先进入的块，很可能是

经常用到的块。

常用的替换策略——LRU

——•------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

>LRU-LeastRecentlyUsed（最近最少使用策略）

»方法：最近最少被使用的块作为被替换的块

»优点：反映了程序的局部性，因而失效率在三

种方法中最低

»缺点：比较复杂，硬件实现比较困难，特别是

当Cache容量增加时，实现代价越来越高，而且经

常只能是近似的实现（选最久没有被使用过的块

作为被替换的块）

LRU和随机法的失效率比较

\相

\联2路（％）4路（％）8路（％）

\度

Cacnte/随机

容量\LRU随机法LRULRU随机法

法

16KB5.185.694.675.294.394.96

64KB1.882.011.541.661.391.53

25KB1.151.171.131.131.121.12

VAX地址流（既包括用户程序又包括系

统程序）在块大小为16B情况下的统计

四、湃略

写策略

写失效

写失效时的内存分配

一致性问题

写策略

writethrough

storethrough

writeback

copyback

写策略----writethrough

»写直达

»方法：写Cache的同时写主存

»优点：实现简单。主存中的数据总是

最新的。对于I/O和多处理机系统非常重

要。

»问题：CPU写停顿(writestall)

写策略----writeback

»回写

»方法：只写Cache,当替换时才写回主

存，需要设置修改位。

»优点：写操作速度快。

A问题：Cache与MM的一致性问题

写失效

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»什么是写失效

»写失效时的内存分配

writeallo