文章目錄

• • 1 緩存出現(xiàn)的原因
  • 2 程序訪問的局部性
  • 3 高速緩沖存儲器的引入（cache）
  • • 3.1 cache的基本概念
    • 3.2 cache解決方案
    • 3.3 處理器的數(shù)據(jù)訪問
  • 4 內(nèi)存和cache之間的映射
  • • 4.1 直接映射法

1 緩存出現(xiàn)的原因

一個工藝上的問題：

• 處理器和內(nèi)存使用的半導(dǎo)體器件工藝不同。
• 工藝的差異導(dǎo)致了處理器與內(nèi)存的速度差異。
• 數(shù)據(jù)處理時，處理器總是需要等待內(nèi)存。
  

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2 程序訪問的局部性

在短時間內(nèi)，處理器訪問的存儲空間是一個很小的范圍。

時間局部性：

• 某個存儲單元在短時間內(nèi)很可能被再次訪問。

空間局部性：

• 某個存儲單元的鄰近單元在短時間內(nèi)也被訪問。

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3 高速緩沖存儲器的引入（cache）

3.1 cache的基本概念

cache的基本概念：

• cache是一種小容量高速存儲器。
• cache的存取速度與處理器的運(yùn)算速度幾乎同量級。
• cache在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中直接內(nèi)置于處理器芯片中。

3.2 cache解決方案

cache解決方案：

• 在處理器和內(nèi)存之間設(shè)置cache。
• 把內(nèi)存中被頻繁訪問的指令和數(shù)據(jù)復(fù)制到cache中。
• 大多數(shù)情況下，處理器能直接從cache中取得指令和數(shù)據(jù)。

3.3 處理器的數(shù)據(jù)訪問

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4 內(nèi)存和cache之間的映射

4.1 直接映射法

直接映射法的方式如下：

• 將cache和內(nèi)存分成固定大小的塊（如：512Byte/塊）。
• 將內(nèi)存中的每一塊在cache中有固定的映射位置。
• 映射公式：
  • POScache = 內(nèi)存塊號 % cache總塊數(shù)

直接映射法中的地址劃分：

映射原理：

• 根據(jù)訪問地址的中間c位找到cache中的對應(yīng)塊
• 比較地址的高t位是否和flag相同
  • 相同：直接讀取數(shù)據(jù)
  • 不同：從內(nèi)存中復(fù)制塊內(nèi)容
    
    直接映射法的特點(diǎn)：
• 優(yōu)點(diǎn)：映射過程簡單，所需耗時短。
• 缺點(diǎn)：當(dāng)短時間內(nèi)訪問的地址有同余沖突時，會造成緩存失效。

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參考資料：

嵌入式操作系統(tǒng)原理課

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的处理器中的缓存的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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