cache存储器（随笔Ⅰ）

前言

1、计算机的存储器被组织成层次结构（自顶向下）

1）内部存储器：

    处理器CPU内的寄存器—>单级/多级cache存储器—>主存（动态随机存取存储器DRAM）

    （Tip：内部存储器通常指的是主存）

2）外部存储器：

    固定硬盘—>可装卸的存储设备（如光盘、磁带机）

 

2、存储器的数据形式

    内存存储：通常等于数据总线宽度

    外部存储：以块为单位，远大于字

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cache存储器原理

1、cache存储器的目的

　　cache存储器的目的使存储器的速度逼近可用的最快存储器的速度，同时以较便宜的半导体存储器的价格提供一个大的存储器容量。

2、cache与主存大致关系

　　cache的层次介于CPU和主存之间，可位于CPU内部或者作为独立的模块。

 

3、cache和主存结构

 

 

 

 　　右图是主存结构，主存由多达2ⁿ个可寻址的字组成，每一个字由唯一的n位地址。为了实现映射，我们将主存堪称由多个定长的块组成，每块由K个字，则有M=2ⁿ/K个块。

　　左图为cache存储器结构，cache包含m个块，称作行（避免与主存块概念混淆），每行包括K个字和几位标记，该标记用来识别当前存储的是主存中的哪一块。每行还包括控制位（图没给出）。其中行的长度不包含标记和控制位，可以小到32位，此时行的大小便为4个字节。cache行的数量要远远小于主存中块的数量。

 

4、cache读操作流程

 

 

• CPU产生要访问的内存地址
• 检查数据是否已经在Cache中
• 如果存在，直接访问Cache（高速）
• 如果不存在，从主存储器中读取相应的块到 Cache中
• 数据传送至CPU

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