1、高速緩存

1.1 定義

用來存放當前最活躍的程序和數據。

特點：容量在幾千字節到幾兆之間，速度比主存快5~·10倍左右。快速半導體組成。

1.2 高速緩存的組成

一般位于CPU和主存之間。主要包括管理模塊、由相聯存儲器構成的存儲表、小容量的高速存儲器。

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1.3 高速緩存的地址映像方法

主存地址轉換成Cache存儲器的地址，這種地址轉換叫做地址映像。地址映像主要有三種方式：

1、直接映像：主存的塊和Cache塊的關系是固定的。主存地址中主存區號和Cache存儲的存儲號相同表示命中。優點：地址變換簡單；缺點：但靈活性差。

2、全聯映像

允許主存的任一塊調用Cache存儲器的任何一個塊空間。

優點：主存的物理塊調入Cache的位置不受限制，比較靈活；缺點：無法從主存塊號直接獲得Cache對應的塊號，變換復雜，速度較慢。

3、組相聯映像

就是 將Cache中的塊再分成組。組相聯映像中組采用直接映像，塊采用全相聯映像方式。

1.4 高速緩存的替換算法、

替換算法目的是為了讓Cache獲得最高的命中率。

隨機替換算法：利用隨機數發生器產生一個要替換的塊號，將該塊替換出去。

先進先出算法：將最先進入的塊替換出去。

近期最少使用算法：近期最少使用的塊替換出去。

優化替換算法：先執行一次程序統計Cache替換的情況，第二次根據第一次的分析情況用最合理的方式進行替換。

1.5 Cache的性能分析

Cache的命中率是性能的一個重要指標。Cache的設計目標就是在成本允許的情況下達到較高的命中率、使存儲系統擁有最短的訪問時間。

在指令流水線中，Cache失效將會影響指令的流水。降低失效率是提升Cache性能的重要措施。降低失效率的主要方法可以選擇合理的塊容量、提高Cache容量、提升Cache的相聯程度。

Cache容量越大命中率將會越高。要合理提升Cache的容量。因為容量大了成本將會增加、訪問時間也會增加。

1.6 什么是多級Cache

Cache分為一級（L1 Cache）、二級（L2 Cache）。CPU訪問先找L1，不命中找L2.。直到都命不中，則訪問主存。CPU內通常為二級Cache結構。

2、虛擬存儲器

理論上可以把主存存儲器看作由多個字節構成的存儲空間，每個字節有一個存儲編號，主存單元的該地址稱為物理地址。當需要訪問主存的數據時，由CPU給出要訪問的數據所在的存儲單元地址，然后由主存的讀寫控制部件定位對應的存儲單元，對其進行讀寫操作來完成訪問動作。

虛擬存儲器實際是一種邏輯存儲器。實際上是對物理存儲設備進行邏輯化處理，并將統一的邏輯視圖呈現給使用者。