易學筆記-系統分析師考試-第6章 系統配置與效能評價/6.2 儲存器系統/6.2.3 Cache儲存器
阿新 • • 發佈：2018-11-25
- Cache
- 功能：提高CPU資料的輸入輸出的效率，突破 馮諾依曼瓶頸，特點是價格高、容量小、速度快
- 相聯儲存器（CAM：Central Address Memory）
- 概念：
- 是一種基於內容進行訪問的儲存裝置，而不是地址
- 寫入：直接使用未用的空間進行寫入
- 讀出：對儲存單元中的資料進行比較，標記符合條件的所有資料標記為可讀
- 工作原理
- 基於程式訪問的區域性性
- 時間區域性性
- 一個儲存單元被訪問，那麼它不久很大可能也會被訪問
- 因為很多程式都是迴圈的
- 時間區域性性
- 空間區域性性
-
- 一個儲存單元被訪問，那麼它附近的單元也會被訪問
- 因為順序儲存、順序執行，資料一般都以向量、陣列、數、儲存的
-
- 使用
- 基於區域性性原理，系統會把最近常用的資料放到Cache中，再查詢的時候先查詢Cache，如果找不到再從記憶體中獲取該資料，同時送到CPU中
- 命中：以h代表Cache的命中率、t1表示Cache平均週期、t2表示記憶體平均週期，t3表示系統平均週期，公式
- 舉例：
- 基於程式訪問的區域性性
- 概念：
- Cache的地址對映
- 組成：使用隨機儲存器組成Cache儲存器
- 概念：當CPU發出訪存請求後，儲存器地址先發到Cache中確認資料是否已經存在，這個過程稱為Cache的對映
- 對映方法
- 直接對映
- 概念：一個主存塊只能複製到Cache的一個特定位置上去
- 對映方法：主存塊的低4位為Cache的塊內地址、接下來的10位為Cache塊號
- 舉例：
- 公式：
- 優點：比較容易實現
- 缺點：不夠靈活，比如Cache有8塊，則主存的第1也與17頁對應的都是Cache的第1塊，造成Cache的其它塊空閒
- 全相聯對映
- 組成：使用相聯儲存器組成Cache儲存器
- 概念：與隨機儲存不一樣，全相聯儲存方式中，主存的每一頁都可以對映到Cache中的任一快
- 優點：對映方式靈活
- 缺點：由於主存的頁標記要與Cache中各塊進行比較，這個對映花費的時間比較多，所以速度比較慢
- 組相聯對映
- 概念：是直接對映和全相聯對映的折中方案，把Cache中的塊分成組再對映
- 對映方式
- 通過全相聯對映決定塊號
- 通過直接對映方式決定組號
- 舉例
- 公式
- 對映方式
- 概念：是直接對映和全相聯對映的折中方案，把Cache中的塊分成組再對映
- 直接對映
- 替換演算法
- 概念：當Cache已經滿了後，新資料必選替換Cache中的某些舊資料，替換演算法見如下
- 演算法
- 隨機演算法
- 先進先出演算法
- 近期最少使用
- 寫操作
- 概念：防止Cache中的資料與記憶體中的資料內容不一致
- 幾種方法：
- 寫直達
- 寫回
- 標記法