cpu內存怎么看win10 (電腦內存怎么看 win10) 分層時延

1cycle=0.3納秒

L1 Data cache=1納秒

L2 Data cache=4納秒

RAM= 80+納秒

讀寫硬盤15+毫秒

互聯網訪問 80毫秒

內存訪問的分層機制

分層機制

CPU讀取內存是一個分層的過程，先VA查MMU轉換成PA(先查詢TLB cache緩存VA到PA映射)，再在L1 Cache（一個core上）尋找，不命中繼續到L2 Cache（一個物理核），否則在L3 Cache尋找，最后到總線查詢DDRC去查詢DDR，同時逐層刷新Cache。Cache是空間換時間的策略，多級Cache速度變慢和容量變大。

跨節點內存訪問

不同節點下內存訪問開銷也不同。

MMU映射和TLB

4K個VA映射到一個PA，映射的頁表也是保存到內存中，訪問一次一次內存需要2次DDR操作，所以需要TLB cache。

每個進程需要一套頁表，頁表需要攜帶進程ID和虛擬化ID，所以進程切換需要切換頁表。

Cache更新策略

Cache一般有2種更新策略：

Write-through（直寫模式）在數據更新時，同時寫入緩存Cache和后端存儲。此模式的優點是操作簡單；缺點是因為數據修改需要同時寫入存儲，數據寫入速度較慢。
Write-back（回寫模式，效率最高）在數據更新時只寫入緩存Cache。只在數據被替換出緩存時，被修改的緩存數據才會被寫到后端存儲。此模式的優點是數據寫入速度快，因為不需要寫存儲；缺點是一旦更新后的數據未被寫入存儲時出現系統掉電的情況，數據將無法找回。

Cache一致性Coherence

Cache一致性Coherence：一個多處理器系統中，多個處理器核心都能夠獨立地執行計算機指令，從而有可能同時對某個內存塊進行讀寫操作，并且由于我們之前提到的回寫和直寫的Cache策略，導致一個內存塊同時可能有多個備份，有的已經寫回到內存中，有的在不同的處理器核心的一級、二級Cache中。由于Cache緩存的原因，我們不知道數據寫入的時序性，因而也不知道哪個備份是最新的。

為了正確性，一旦一個核心更新了內存中的內容，硬件就必須要保證其他的核心能夠讀到更新后的數據。目前大多數硬件采用的策略或協議是MESI或基于MESI的變種：
M代表更改（modified），表示緩存中的數據已經更改，在未來的某個時刻將會寫入內存；
E代表排除（exclusive），表示緩存的數據只被當前的核心所緩存；
S代表共享（shared），表示緩存的數據還被其他核心緩存；
I代表無效（invalid），表示緩存中的數據已經失效，即其他核心更改了數據。

Cache映射

1：直接映射：每個內存映射到一個cache行，硬件實現簡單，但是效率不高。

直接映射

2：全相連：每個內存任意映射到一個cache行。硬件線路復雜。

全相連

2：組（set）相聯映射：可以將一個主存塊存儲到唯一的一個Cache組中任意一個行。
將cache分成u組，每組v行，主存塊存放到哪個組是固定的，至于存到該組哪一行是靈活的，即有如下函數關系：cache總行數m＝u×v 組號q＝j mod u

組間采用直接映射，組內為全相聯
硬件較簡單，速度較快，命中率較高

Cache組成

1：cache通過index行和offset列定位具體單元（每個是一個cache line），tag是對應主存地址。

2： set和way

直接映射的cache一個set包含一個line frame

N-way組相連映射的cache分為N組set，每個組有N個Cache Line。N就是way個數

Full-associative cache僅有一個set，這個唯一的set包含所有的line frames。

具體例如下：

L1 cache – 32KB，8 way組相聯，64字節緩存線

Set index指示行，每行有8個cache line（8way），每個cache lin是64字節

L1 Cache示意圖

CPU通過地址統一訪問內存和外設。

CPU主要通過3種方式與外界交互：內存地址空間，I/O地址空間，還有中斷。

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總結

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