计算机组成原理chp3技术总结.ppt

N = 区内块数，阴影区表示查找范围，根据组号在块表中寻找组，组内相联查找。 直接映象 全相联映象 组相联映象 过程 (1)主存地址分成区号、块号、块内地址(2)在主存地址中截取与Cache地址对就部分作为Cache地址(3)以块号为地址访问目录表读出区号与主存地址中区号比较(4)若相等，命中(5)若不相等，块失效，停止Cache访问。访主存，并调块 (1)主存地址分成主存块号和块内地址(2)用主存块号同目录表相联比较(3)若相同，则取出Cache块号，Cache块号与块内地址拼接成Cache地址，访问Cache(4)若无相同的，则产生缺块、调块 (1)主存地址分区号、组号、块号、块内地址(2)用组号选出一组(3)对该组用区号+块号全相联比较(4)或找不到，则块失效(5)若找到一样，则将读出的Cache块号与组号和块内地址拼接形成Cache地址。 目录表 长：Cache大小宽：主存地址位-Cache地址位 长：Cache 大小宽：(主存块号+Cache块号)位主存块号位参与比较 长：2ncbCache大小宽：(区号+2块号)位(区号+块号)位参与与比较 优点 (1)硬件省，目录表小，成本低 (2)访问Cache与访问区号表同时进行 (1)块冲突最低(2)Cache空间利用率最高 集中全相联和直接映象的优点弥补他们的缺点 缺点 (1)块冲突概率很大 (2)Cache空间利用率很低 (1)映象表太长 (2)查表速度慢 块冲突仍大于全相联 利用率低于全相联 目录表大于直接方式 * 3.6.3替换策略 LFU（最不经常使用 ）：被访问的行计数器增加1，换值小的行，不能反映近期cache的访问情况， LRU（近期最少使用） ：被访问的行计数器置0，其他的计数器增加1，换值大的行，符合cache的工作原理 随机替换：随机替换策略实际上是不要什么算法，从特定的行位置中随机地选取一行换出即可。这种策略在硬件上容易实现，且速度也比前两种策略快。缺点是随意换出的数据很可能马上又要使用，从而降低命中率和cache工作效率。但这个不足随着cache容量增大而减小。随机替换策略的功效只是稍逊于前两种策略。 * 3.6.3替换策略 例子：设cache有1、2、3、4共4个块，a、b、c、d等为主存中的块,访问顺序一次如下：a、b、c、d、b、b、c、c、d、d、a ,下次若要再访问e块。问，采用LFU和LRU算法替换结果是不是相同？ ? * ? ? LFU（最不经常使用） LRU（近期最少使用） ? 说明 1块 2块 3块 4块 说明 1块 2块 3块 4块 a a进入 1 0 0 0 a进入 0 1 1 1 b b进入 1 1 0 0 b进入 1 0 2 2 c c进入 1 1 1 0 c进入 2 1 0 3 d d进入 1 1 1 1 d进入 3 2 1 0 b 命中 1 2 1 1 命中 4 0 2 1 b 命中 1 3 1 1 命中 5 0 3 2 c 命中 1 3 2 1 命中 6 1 0 3 c 命中 1 3 3 1 命中 7 2 0 4 d 命中 1 3 3 2 命中 8 3 1 0 d 命中 1 3 3 3 命中 9 4 2 0 a 命中 2 3 3 3 命中 0 5 3 1 e 替换a 1 0 0 0 替换b 1 0 4 2 ? * 3.6.4写操作策略 由于cache的内容只是主存部分内容的拷贝，它应当与主存内容保持一致。而CPU对cache的写入更改了cache的内容。如何与主存内容保持一致，可选用如下三种写操作策略。 写回法：换出时，对行的修改位进行判断，决定是写回还是舍掉。 全写法：写命中时，Cache与内存一起写 写一次法：与写回法一致，但是第一次Cache命中时采用全写法。 * 3.6.5 Pentium PC的Cache 1、主要包括四个部分： 取指/译码单元：顺序从L2cache中取程序指令，将它们译成一系列的微指令，并存入L1指令cache中。 乱序执行逻辑：依据数据相关性和资源可用性，调度微指令的执行，因而微指令可按不同于所取机器指令流的顺序被调度执行。 执行单元：它执行微指令，从L1数据cache中取所需数据，并在寄存器组中暂存运算结果。 存储器子系统：这部分包括L2cache、L3cache和系统总线。当L1、L2cache未命中时，使用系统总线访问主存。系统总线还用于访问I/O资源。 不同于所有先前Pentium模式和大多数处理器所采用的结构，Pentium 4的指令cache位于指令译码逻辑和执行部件之间。其设计理念是：Pentium 4将机器指令译成由微指令组成的简单RISC类指令，而使用简单定长