计组复习-cache

Cache的复习

Cache,又名高速缓存器，是为了协调CPU和主存的速度而出现的一种高速的，小的存储器。

Cache主要由两部分组成，一部分是一个存储器，另一部分是一个地址变换与映射表，这个映射表完成了最重要的功能，将主存地址转换成Cache地址。

具体的实施过程是cpu拿到主存地址，去Cache里找有没有，有的话称为命中，转换地址，没有的话就从主存里读取。

根据这个寻找的过程对地址映射进行分类
1. 全相联地址映射

对主存和Cache地址都进行分块，主存中一块存储可以装进Cache里任意一块地方

缺点：在Cache里查找起来比较麻烦，需要遍历

直接地址映射

对主存进行分区再分块，在不同的区里存在相同的块号，区的长度与Cache分块后的数目相同。主存中每个与Cache相同的块号都可以填装，是多对一的关系

缺点：如果有相同块号不同区的块需要频繁更替访问，即使Cache中有其他的空闲块也不能用

组相联地址映射

对主存分区再分块，对Cache分路再分组和块

采用组间直接地址映射，组内全相联的方式

优点：结合二者的一个的输入的方便和另一个的不浪费

替换算法

替换算法的核心是替换后对命中率的影响，理想状态是OPT，在假设已知未来的情况下，替换掉那个未来最不会使用的，其他的都是在过去的基础上进行修正

FIFO(先进先出),RAND（随机）,OPT（最优选择）

LRU（最近最少使用）:从现在往前看，以使用的时间为标准，越近越不会被替换

LFU（最不频繁使用）:从现在往前看，使用频率最高的最不会替换，频率一样，参见LRU

更新策略

更新策略的前提是主存和Cache的一致性，但是CPU可以修改Cache的数据，所以我们提出的方法是写入主存

写回法：在修改块被替换时写回主存

写直达法：修改Cache时也修改主存

性能指标
1. 命中率

h/hc

平均访问时间

T=h*Tc+(1-h)*(Tc+Tm)

加速比

S=Tm/T

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