配置cache是为了解决什么

作者&投稿:宜嘉 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

配置cache是为了解决cpu与内存之间速度不匹配问题和提高计算机系统处理速度等。

1、解决cpu与内存之间速度不匹配问题

主存储器存取速度一直比cpu操作速度慢得多,使cpu的高速处理能力不能充分发挥,整个计算机系统的工作效率受到影响。

Cache是介于CPU和内存之间的一种可高速存取信息的芯片,是CPU和内存之间的桥梁,专门用于解决它们之间的速度不匹配问题,优化存储器与cpu之间的协同工作,提高CPU数据输入输出的速率。

2、提高计算机系统处理速度

在微型计算机中CPU的速度远高于内存,当CPU直接从内存中存取数据时要等待一定周期,而Cache则可以保存CPU刚用过或循环使用的一部分数据。

如果CPU需要再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用,这样就避免了重复存取数据,减少了CPU的等待时间,从而大大提升了计算机系统的处理速度。一台计算机可以在没有高速缓冲存储器——cache的情况下运行,但是速度慢很多。

高速缓冲存储器的原理

高速缓冲存储器通常由高速存储器、联想存储器、替换逻辑电路和相应的控制线路组成。在有高速缓冲存储器的计算机系统中,中央处理器存取主存储器的地址划分为行号、列号和组内地址三个字段。

于是,主存储器就在逻辑上划分为若干行;每行划分为若干的存储单元组;每组包含几个或几十个字。高速存储器也相应地划分为行和列的存储单元组。二者的列数相同,组的大小也相同,但高速存储器的行数却比主存储器的行数少得多。

联想存储器用于地址联想,有与高速存储器相同行数和列数的存储单元。当主存储器某一列某一行存储单元组调入高速存储器同一列某一空着的存储单元组时,与联想存储器对应位置的存储单元就记录调入的存储单元组在主存储器中的行号。

当中央处理器存取主存储器时,硬件首先自动对存取地址的列号字段进行译码,以便将联想存储器该列的全部行号与存取主存储器地址的行号字段进行比较:若有相同的,表明要存取的主存储器单元已在高速存储器中,称为命中,硬件就将存取主存储器的地址映射为高速存储器的地址并执行存取操作。

若都不相同,表明该单元不在高速存储器中,称为脱靶,硬件将执行存取主存储器操作并自动将该单元所在的那一主存储器单元组调入高速存储器相同列中空着的存储单元组中,同时将该组在主存储器中的行号存入联想存储器对应位置的单元内。

当出现脱靶而高速存储器对应列中没有空的位置时,便淘汰该列中的某一组以腾出位置存放新调入的组,这称为替换。确定替换的规则叫替换算法,常用的替换算法有:最近最少使用法、先进先出法和随机法等。



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