第六章 存储器系统(3)高速缓存与存储管理.ppt

,但由DRAM组成的主存的存取时间较慢,跟不上处理器运行速度SRAM速度较快,但其容量较小、价格较贵,无法大量用于微机系统Cache:: 高速缓冲存储器 Cache(Memory):在相对容量较大而速度较慢的主存DRAM与高速处理器之间设置的少量但快速SRAM组成的存储器高速命中(Hit):处理器读取主存的内容已包含在Cache中,可以直接读取Cache,不用访问主存高速缺失(Miss):处理器读取主存的内容不在Cache中,需要访问主存读取一个数据块高速缓存的读操作从CPU接收地址RAY(命中hit)N(失效miss)开始Cache中含RA?(字节)为寻址单位Cache以行(线Line,槽Slot)为寻址单位Cache行包含B个主存字,对应一个主存块Cache与主存间的数据传送以数据块为单位主存划分成M=2n÷B个“主存块”Cache具有m个“Cache行”Cache由数据存储器和标签存储器组成数据存储器:高速缓存主存数据标签存储器:(Hitrate)命中率(HitRate):高速命中的概率对于高速缓存容量希望它足够大,使存取时间接近高速缓存希望它尽量小,使单位成本接近主存受可用的芯片面积限制同时还和运行的程序有关对于Cache行大小从很小增大,命中率开始会有提高进一步增大,命中率可能反而减小最优?(On-chipCache)第1级高速缓存(L1Cache)第2级高速缓存(L2Cache)第3级高速缓存(L3Cache)统一与分离Cache统一(Unified)Cache单个高速缓存既用于高速缓冲保存指令也用于保存数据分离(Split)Cache一个专用于缓冲指令(I-Cache)一个专用于缓冲数据(D-Cache)(mapping)的方法确定主存块与Cache行之间的对应关系,确定一个主存块应该存放到哪个Cache行中直接映象(directmapping) 将一个主存块存储到唯一的一个Cache行全相联映象(fullyassociativemapping) 可以将一个主存块存储到任意一个Cache行组相联映象(setassociativemapping) 可以将一个主存块存储到唯一的一个Cache组的任意一个行直接映象、2/4/(DirectMapping)将每个主存块固定地映射到某个Cache行 第i个Cache行只能存储所有主存页的第i个主存块硬件简单、易于实现,会发生冲突、利用率较低高速缓存容量m=2s行=2s+w字 Cache行=2w个字,具有2s行主存容量M=2n字=2n-w主存块=2t个主存页 每个主存页的容量=高速缓存容量2s+wn位主存地址由3个部分组成:n=t+s+w高t位作标签s位地址作为索引最低w位区别字比较s索引的一个标签存储器内容,说明是否命中组成图示例图直接映射的组成