Cache 存储器,电脑中为高速缓冲存储器,是位于 CPU 与内存间的一种容量较小但速度很快的存储器。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时间周期,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,因而提高了系统的效率。

Cache视图.png

一、Cache 的数据交换过程

Cache 和主存之间以块为单位进行数据交换。

Cache和主存之间以块为单位进行数据交换

Cache 和 CPU 之间以字为单位进行数据交换。

Cache的读操作

Cache的写操作

二、Cache 的结构

Cache 被分成若干行,每行的大小与主存块相同。Cache 每行包含三部分,是 Cache 要保存的信息。tag 从 CPU 访问主存的地址中剥离得到、Block 是与主存交换的数据块、valid 表示 Cache 中的数据是否有效。

Cache的结构

Cache 的基本参数如下:

参数 描述
S 组数
E 每组行数
B 块大小(单位:字节)
M 主存大小(单位:字节)

导出的基本参数如下:

导出的基本参数

Cache 的整体结构如下:

Cache的整体结构

三、Cache 的映射机制

Cache的映射机制