使用cache的目的課件

使用Cache的目的

CPU看到的內(nèi)存儲(chǔ)器

/速度

Cache的

/容量

主存的.

CPU

信息交換

字、字節(jié)傳送

塊傳送

Cache的結(jié)構(gòu)

AB-■r

MAR

/透明性地址1

陣列主

/三個(gè)陣列

存

地址Cache-AR儲(chǔ)

存

儲(chǔ)

器

替

換

MBR

DB

V

二、地址笑換方法

＞全相連映象

＞直接映象

地址轉(zhuǎn)換方法

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

映象規(guī)則

地址形式

主存地址tCache地址

查找方法

地址轉(zhuǎn)換方法——例題

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

>Block=4B

>Cache=64B64B/4B=16Block

>MM=1024B1024B/4B=256Block

Cache

概述

地址轉(zhuǎn)換方法

替換策略

寫策略

Cache設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題

Cache實(shí)例

三、替挽策略

為什么要替換

解決的問題

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

常用的替換策略

常用的替換策略

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

?隨機(jī)替換策略

AFIFO(FirstInFirstOut)

>LRU(LeastRecently

Used)

常用的替換策略——隨機(jī)替換策略

A方法：隨機(jī)地選擇被替換得塊

A優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，易于硬件實(shí)現(xiàn)，并且

對(duì)于硬件調(diào)試很有用

?缺點(diǎn)：沒有考慮塊被使用的情況，

反映不了程序的局部性

常用的替換策略——FIFO

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

>FIFO------FirstInFirstOut（先進(jìn)先出）

?方法：最先裝入的塊最先被替換

?優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)

?缺點(diǎn)：雖然利用了各塊進(jìn)入Cache的順序這

一“歷史”信息，但是還是不能正確反映程

序的局部性。因?yàn)樽钕冗M(jìn)入的塊，很可能是

經(jīng)常用到的塊。

常用的替換策略——LRU

——?------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

>LRU-LeastRecentlyUsed（最近最少使用策略）

?方法：最近最少被使用的塊作為被替換的塊

?優(yōu)點(diǎn)：反映了程序的局部性，因而失效率在三

種方法中最低

?缺點(diǎn)：比較復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)比較困難，特別是

當(dāng)Cache容量增加時(shí)，實(shí)現(xiàn)代價(jià)越來越高，而且經(jīng)

常只能是近似的實(shí)現(xiàn)（選最久沒有被使用過的塊

作為被替換的塊）

LRU和隨機(jī)法的失效率比較

\相

\聯(lián)2路（％）4路（％）8路（％）

\度

Cacnte/隨機(jī)

容量\LRU隨機(jī)法LRULRU隨機(jī)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（既包括用戶程序又包括系

統(tǒng)程序）在塊大小為16B情況下的統(tǒng)計(jì)

四、湃略

寫策略

寫失效

寫失效時(shí)的內(nèi)存分配

一致性問題

寫策略

writethrough

storethrough

writeback

copyback

寫策略----writethrough

?寫直達(dá)

?方法：寫Cache的同時(shí)寫主存

?優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。主存中的數(shù)據(jù)總是

最新的。對(duì)于I/O和多處理機(jī)系統(tǒng)非常重

要。

?問題：CPU寫停頓(writestall)

寫策略----writeback

?回寫

?方法：只寫Cache,當(dāng)替換時(shí)才寫回主

存，需要設(shè)置修改位。

?優(yōu)點(diǎn)：寫操作速度快。

A問題：Cache與MM的一致性問題

寫失效

—----------

?什么是寫失效

?寫失效時(shí)的內(nèi)存分配

writeallo