计算机操作系统(七)---缓存

存储器层次结构

图五

 

如何从内存中拿地址时先去判断缓冲是否存在   

        我们首先要了解一下cache的操作流程,见下图. 

 

        假如在主存中拿数据的时候有个映射就可以判断是否存在缓冲,这个映射有三种方式

• 直接
• 全相联
• 组相联

图一

图二

        这三种方式如何理解呢?如下图,假如我们知道一个主存地址,一部分可以映射到Cache ,一部分是主存储器的位置,直接映射指的是每个主存地址对应Cache 的一个地址.缺点就是新的总是会替换掉久的,但是容易实现,命中时间短.

图三

图四

图五

        图四图五分别是全相联和组相联映射,全相联是哪个地址都可以放,到时查找的时候再一个个匹配,可以知道这种方式速度比较慢,

组相联映射则结合以上两种方式,分组后再随意放,组称为一个set .

Cache 命中与不命中几个名词概念

       可以有公式验算得出: 要提高平均访问速度,必须提高命中率.

图六

关联度

        注意看图中的结论.

图七

图八

Cache写策略

      写命中指的是我需要的那个block已经在cache里面了,那么由于我更新值,所以目的就是更新cache 更新 block .write through 就是同时写 cache 和主存单元,当时由于这样子操作太慢了,所以可以使用一种叫 写缓冲的(write buffer ),见图十,write back 是所有操作都在cache 中进行,同时锁住主存中的地址不给访问,让我操作完成后再回写给内存中.

图九

图十

       而写不命中指的是我需要写的内存地址,在cache 并没有,一下总结来自参考文章,

1.CPU读Cache时：

●若hit，则CPU直接从Cache中读取数据即可。

●若miss，有两种处理方式：

   >Read through，即直接从内存中读取数据；

   >Read allocate，先把数据读取到Cache中，再从Cache中读数据。

2.CPU写Cache时：

●若hit，有两种处理方式：

    >Write through：把数据同时写到Cache和内存中；

    >Write back：先把数据写到Cache中，再通过flush方式写入到内存中。

●若miss，有两种处理方式：

    >Write allocate：先把要写的数据载入到Cache中，写Cache，然后再通过flush方式写入到内存中；

    >No write allocate：直接把要写的数据写入到内存中。

Cache 数目

问题一

答: 因为是为了流水线的执行,所以分开了指令cache 和 数据cache

问题二

答: 因为 L1要是不命中的话后面还有2和3.

问题三

答: 因为L2 既后续的Cache空间相比1大,而已,可以使用联合cache

问题四

答案:蓝色字