第九讲-存储器的层次结构-part3.pdf

第九讲 存储器的 层次结构 II I 层次存储器系统 当前主要使用“cache”来弥补处理器和存储器之间的 性能鸿沟 cache Processor Control Memory Memory M M e e Memory m m Datapath o o r r y y Slowest Speed: Fastest Size: Smallest Biggest Lowest Cost: Highest 2 高速缓冲存储器Cache 定义 ▪设置于主存和CPU之间的存储器,用高速的静态存储器实现,缓存了CPU频 繁访问的信息。 特点 ▪ 高速:与CPU的运行速度基本匹配 ▪透明:完全硬件管理,对程序员透明 功能 ▪ 解决CPU和主存之间的速度不匹配问题 ▪ 一般采用高速的SRAM构成 ▪ CPU和主存之间的速度差别很大采用两级或多级Cache系统 ▪ 早期的一级Cache在CPU内，二级在主板上 ▪ 现在的CPU内带L1 Cache、L2 Cache、L3 Cache ▪ (Intel 酷睿i7 930，一级缓存：256KB；二级缓存：1MB；三级缓存8MB) 3 Cache的基本工作原理 CPU与Cache之间的数据传送 是以字为单位 主存与Cache之间的数据传 送是以块为单位 CPU读主存时，便把地址同 时送给Cache和主存，Cache 控制逻辑依据地址判断此字 是否在Cache中，若在此字 立即传送给CPU ，否则，则 用主存读周期把此字从主存 读出送到CPU，与此同时， 把含有这个字的整个数据块 从主存读出送到cache中。 Cache原理图 4 Cache的基本操作 5 Cache的基本操作 若被访问信息不在 cache中，称为缺失或 缺失处理 失靶(miss) 若被访问 信息在 cache 中，称为 命中(hit) 6 关键问题