Cache Back

• Cache(高速緩存)是一種存儲器.
• Cache的出現是為了解決內存速度落後於CPU計算速度, 從而導致CPU資源浪費的問題.
• Cache的訪問速度遠高於內存(Main Memory), 但是Cache的空間比內存要小.
• 有效的Cache存放策略將減少CPU平均訪問數據的時間
• Freeze模式(凍結): 指的是Cache數據凍結, 而不被訪問. CPU直接繞過它訪問下一級存儲器或DDR(Cache自動凍結時鐘)

• 命中: 指CPU要訪問的數據儲存在Cache中
• 數據的平均訪問時間(只有一個Cache的情況):

• 多級Cache: CPU->L1->L2->MM(Main Meomory).
• L1通常集成在CPU片內, 通常分有Program(L1P)部分和Data(L1D)部分.
• L2通常集成在CPU片外, 與控制器同級, 是作為仲介者的角色存在.
• 從內到外, 訪問速度越來越慢, 存儲容量越來越大.

Address Mapping(地址映射)

• 地址映射指內存地址映射到Cache地址.
• 如果Cache有Cb塊, 主存有Mb塊, 則映射關係共有Cb*Mb種.

1. 全相聯方式

• 主存的的任意一塊映射到Cache的任意一塊
• 目錄表數量等於Cache塊的數目
• 優點: Cache命中率高, 存儲空間利用率高
• 缺點: 訪問速率較低, 需要遍曆整張目錄表

• example
  • Main Memory: 1MB
  • Cache: 32KB
  • Block: 16B

2. 直接相聯方式

• 主存的一塊只能映射到Cache的一個特定塊中
• 主存容量是Cache容量的整數倍
• 目錄表數量等於Cache塊的數目
• 優點: 數據訪問時, 直接通過塊號去訪問目錄表, 因此訪問速度較快.
• 缺點: Cache中替換操作頻繁, 命中率較低

• example
  • Main Memory: 1MB
  • Cache: 32KB
  • Block: 16B

3. 組相聯方式

• 混合了全相聯和直接相聯.
• 主存的塊只能映射到特定的組, 組內映射到任意的塊
• 優點: 結合了前兩種相聯方式的優點
• 缺點: 實現難度較大

Cache一致性

• 當不命中時, CPU直接把待寫的數據寫入主存
• 當命中時, 有兩種寫入方式:
  • 寫回法: 只更新Cache, 並標記. 當移出Cache時, 再更新主存.
  • 寫直達法: 同時更新Cache和主存
• 保持Cache一致性的兩種協議:
  • 監聽總線協議
  • 基於目錄協議
• C64X+平臺:
  • case1: 代碼在L1P
  • case2: 代碼在L2 (需軟件維護)
  • case3: 代碼在DDR (需軟件維護)
  • case4: 數據在L1D
  • case5: 數據在L2
  • case6: 數據在DDR (需軟件維護)

1. 讀一致性問題

1. 外部master更新內存數據
2. 數據更新到Cache中
3. Core讀到更新的數據

2. 寫一致性問題

1. CPU更新數據
2. Cache寫回內存
3. 外部master讀到更新的數據

Comments Copyright © aleen42 all right reserved, powered by aleen42

Empty Comments

Sign in GitHub

As the plugin is integrated with a code management system like GitLab or GitHub, you may have to auth with your account before leaving comments around this article.

Notice: This plugin has used Cookie to store your token with an expiration.

authorize