3HAC5958-1,3HAC5958-1
3HAC5958-13HAC5958-1
作用介紹
在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中,主存儲(chǔ)器存取速度一直比中央處理器操作速度慢得多,使中央處理器的高速處理能力不能充分發(fā)揮,整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率受到影響。有很多方法可用來(lái)緩和中央處理器和主存儲(chǔ)器之間速度不匹配的矛盾,如采用多個(gè)通用寄存器、多存儲(chǔ)體交叉存取等,在存儲(chǔ)層次上采用高速緩沖存儲(chǔ)器也是常用的方法之一。很多大、中型計(jì)算機(jī)以及新近的一些小型機(jī)、微型機(jī)也都采用高速緩沖存儲(chǔ)器。
高速緩沖存儲(chǔ)器的容量一般只有主存儲(chǔ)器的幾百分之一,但它的存取速度能與中央處理器相匹配。根據(jù)程序局部性原理,正在使用的主存儲(chǔ)器某一單元鄰近的那些單元將被用到的可能性很大。因而,當(dāng)中央處理器存取主存儲(chǔ)器某一單元時(shí),計(jì)算機(jī)硬件就自動(dòng)地將包括該單元在內(nèi)的那一組單元內(nèi)容調(diào)入高速緩沖存儲(chǔ)器,中央處理器即將存取的主存儲(chǔ)器單元很可能就在剛剛調(diào)入到高速緩沖存儲(chǔ)器的那一組單元內(nèi)。于是,中央處理器就可以直接對(duì)高速緩沖存儲(chǔ)器進(jìn)行存取。在整個(gè)處理過(guò)程中,如果中央處理器絕大多數(shù)存取主存儲(chǔ)器的操作能為存取高速緩沖存儲(chǔ)器所代替,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理速度就能顯著提高
CPU在Cache中找到有用的數(shù)據(jù)被稱(chēng)為命中,當(dāng)Cache中沒(méi)有CPU所需的數(shù)據(jù)時(shí)(這時(shí)稱(chēng)為未命中),CPU才訪問(wèn)內(nèi)存。從理論上講,在一顆擁有2級(jí)Cache的CPU中,讀取L1Cache的命中率為80%。也就是說(shuō)CPU從L1Cache中找到的有用數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量的80%,剩下的20%從L2Cache讀取。由于不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)將要執(zhí)行的數(shù)據(jù),讀取L2的命中率也在80%左右(從L2讀到有用的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的16%)。那么還有的數(shù)據(jù)就不得不從內(nèi)存調(diào)用,但這已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)小的比例了。在一些領(lǐng)域的CPU中,我們常聽(tīng)到L3Cache,它是為讀取L2Cache后未命中的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的—種Cache,在擁有L3Cache的CPU中,只有約5%的數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存中調(diào)用,這進(jìn)一步提高了CPU的效率。
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