淺析高速緩存

1、20112012學年第學年第1學期期末考試學期期末考試考試科目：考試科目：現(xiàn)代操作系統(tǒng)學院：院：物電學院專業(yè)：業(yè)：計算機應用技術學號：號：11110842184姓名：名：陶正飛任課教師：任課教師：吳承文溫州大學時間：2011年12月20日時，實際上指的就是數據存儲器的容量。數據存儲器越大，能緩沖的信息就越多，越能滿足要求。Cache不象人們想象的是字節(jié)序列，對于第五代或更新的微機，Cache是Cache行的集合，每一個Cache行一般包

2、含32個字節(jié)，這意味著對Cache的數據存取一次完成32字節(jié)，而不是一個字節(jié)。一個Cache行最少不能少于8個字節(jié)（64位），因為Pentium或最新微機的字長是64位。數據存儲器采用32個字節(jié)（256位）的原因是內存的存取有4個突發(fā)周期。特征存儲器特征存儲器：這是用于表明內存對于Cache的具體使用情況的一小塊內存。它的容量決定Cache能緩沖多大內存?？刂齐娐房刂齐娐罚河糜诳刂艭ache的運行。4.2Cache的內存映射技術的內存映

3、射技術直接映射法(Directmapped)：直接映射法[3]是內存中的一塊只能放到高速緩存中一個固定的塊中，即內存中的不固定的一塊。這種方法的好處是當硬件需要知道某一個內存塊是否存在于高速緩存中時，只要檢查它映射的高速緩存塊即可，故節(jié)省硬件成本。由于內存的容量遠大于高速緩存，可能會有多對一的映射，所以若要使用的數個內存塊都映射到同一個高速緩存塊時，就不斷會有數據在內存和高速緩存間搬動，即使高速緩存中仍有空間也無法使用。這就降低了高速緩

4、存的使用率以及整個內存系統(tǒng)的性能。這是最簡單的技術，按照Cache行的數童將內存分成同樣多的塊。假如有32字節(jié)Cache行的512KB的Cache，有521K32=16K個Cache行，因此將內存分成16K塊，假如內存為64MB，每塊內存有64MB16KB=4K個字節(jié)。同一塊內存的所有字節(jié)使用同一個Cache行。因此對此例來說4K字節(jié)共用一個Cache行。完全相關法(Fullyassociative)：性能最高且成本昂貴的方法是完全相關

5、法。使用這種方法，任何一個內存塊都可存放到高速緩存的任何一個塊中，也就是說任何一個字節(jié)可以使用任何一個Cache行。只要高速緩存仍有剩余空間內存塊即可存入，故高速緩存的使用率以及整個內存系統(tǒng)的性能是最高的。然而，當硬件需要知道某一個內存塊是否存在于高速緩存中時，就必須檢查所有的高速緩存塊，這也耗費了大量的硬件成本。N路組相關法(Nwaysetassociative)：是把高速緩存分成N個部分，每個塊的大小可以放進數個塊，而內存的每個塊都

6、指定只能放進高速緩存中N個部分塊的其中一塊。這樣，當硬件需要知道某一個內存塊是否在于高速緩存中時，就必須檢查它映射的那個部分的所有塊，這就增加了硬件成本。但是只要這個內存塊所映射的部分尚有空余，它就可以放進高速緩存中，因此，在高速緩存的使用率和整個內存系統(tǒng)上比前一種為佳。一般N越大，性能越好。N是一個整數，例如2、4、8等等，這種技術是上兩種技術的折中。在這種技術中，Cache分成組，每組有N個Cache行。例如N=4，同上例，對Cac

7、he來說，共分成16K4=4K組，每組有4個Cache行。每一個字節(jié)與一組Cache行對于，可以使用組內的任何一個Cache行。也就意味著對于一個字節(jié)來說可能存于4個Cache行中，可共享的Cache行增加了。從理論上講直接映射技術和完全相關映射技術都是N路組相關映射技術的特例。如果N=1，就是直接映射方法；如果N=Cache行數，就是完全相關映射技術。4.3Cache內存映射技術的比較內存映射技術的比較Cache的內存映射技術直接影響