cache的基本原理

cache的基本原理

cpu从内存一条一条取指令

但是cpu速度很快，内存速度很慢

我们把使用频率高的代码读取到cache里与cpu交互，因为cache速度很快，这样内存和cpu的速度矛盾会被缓和

内存大概37GB/s

cache大概1000GB/s

如今的cache被集成在cpu内部，用sram实现，由于集成度不高，没法做的很大，因此容量肯定不会很大

空间局部性

在最近的未来要用到的信息，可能是与现在正在使用的信息在存储空间上邻近

时间局部性

在最近的未来要用到的信息，可能是现在正在用到的信息

cache命中率

cpu要找到某个功能的代码，

有两种情况

会同时在cache和内存中找

此时设cache的命中率为H

查找时间为t

那么查找时间为

\[t=Ht_c+(1-H)t_m \]

如果不是同时，而是先找cache，再去内存找

\[t=Ht_c+(1-H)(t_c+t_m) \]


局部性的规则

将主存分块，如每1KB为1块，主存和cache之间以块为单位进行信息交换

在操作系统中，这样一个块也被称为“页/页面/页框” cache的块也被叫做cache行