主存和cache每一块相等_笔记：cpu中的cache（一）

前言：绝大部分内容来源于北京大学的慕课《计算机组成原理》，地址：

https://www.coursera.org/learn/jisuanji-zucheng

存储体系（《深入理解计算机系统》）

cache是为了解决cpu和内存速度不对等的问题。

一，cache的结构

当前较为普遍的cache配置是L1,L2,L3。

Core i7的多级高速缓存

L1 Cache：指令和数据分离，各32KB 8路组相联，命中时间4个周期。

L2 Cache：统一的指令和数据，共256KB 8路组相联，命中时间11个周期。

L3 Cache：统一的指令和数据，多核共享，共8MB 16路组相联，命中时间30~40个周期。

cache的结构

局部性：

计算机程序从时间和空间都表现出“局部性” 。

时间局部性（Temporal Locality） ：最近被访问的存储器单元（指令或数据）很快还会被访问。

空间局部性（Spatial Locality）：正在被访问的存储器单元附近的单元很快会被访问。

缓存行（Cache Line）：根据局部性结论可以知道，CPU为了高效，在获取数据不是一个字节一个字节，而是一块一块（block），也即Cache Line（常见的有64Byte）。

cache与内存的映射模型

二，cache访问流程

cache访问流程

Cache命中时的写策略：

① 写穿透（Write Through）：数据同时写入Cache和主存。

② 写返回（Write Back）：数据只写入Cache，仅当该数据块被替换时才将数据写回主存。

Cache失效”时的写策略：

① 写不分配（Write Non-Allocate）：直接将数据写入主存。

② 写分配（Write Allocate）：将该数据所在的块读入Cache后，再将数据写入Cache。

参考：

https://www.coursera.org/learn/jisuanji-zucheng

https://coolshell.cn/articles/20793.html

https://www.stardog.com/blog/writing-cache-friendly-code/

https://dzone.com/articles/optimizing-memory-access-with-cpu-cache

https://coolshell.cn/articles/10249.html

https://max.book118.com/html/2017/1007/136335602.shtm

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