計(jì)算機(jī)組成原理與結(jié)構(gòu)之cache - 命中率1ppt課件

.,高速緩沖存儲(chǔ)器,.,高速緩沖存儲(chǔ)器,.,高速緩沖存儲(chǔ)器,1.地址映像“映像”，其物理意義就是位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，地址變換是將主存地址變換成Cache地址。常見(jiàn)的映像方式主要有三種：直接映像全相聯(lián)映像組相聯(lián)映像,（1）直接映像如下圖,.,高速緩沖存儲(chǔ)器之直接映像,.,高速緩沖存儲(chǔ)器之直接映像,.,高速緩沖存儲(chǔ)器之直接映像,.,.,8,高速緩沖存儲(chǔ)器之直接映像,.,9,優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，只需利用主存地址,按某些字段直接判斷，即可確定所需字塊是否已在Cache存儲(chǔ)器中。缺點(diǎn)是不夠靈活，即主存的字塊只能對(duì)應(yīng)唯一的Cache存儲(chǔ)器字塊。因此,即使Cache存儲(chǔ)器別的許多地址空著也不能占用。這使得Cache存儲(chǔ)空間得不到充分利用，并降低了命中率。,高速緩沖存儲(chǔ)器之直接映像,.,高速緩沖存儲(chǔ)器之全相聯(lián)映像,.,高速緩沖存儲(chǔ)器之全相聯(lián)映像,.,12,高速緩沖存儲(chǔ)器之全相聯(lián)映像,.,高速緩沖存儲(chǔ)器之組相聯(lián)映像,組相聯(lián)映像方式的性能與復(fù)雜性介于直接映像和全相聯(lián)映像之間,組間為直接映像，組內(nèi)為全相聯(lián)映像,.,高速緩沖存儲(chǔ)器之組相聯(lián)映像,.,Cache地址映像：考慮圖書(shū)館閱覽室位置分配直接映像每個(gè)人只能有一個(gè)位置可以坐。全相聯(lián)映像閱覽室的位置隨便坐。組相聯(lián)映像每個(gè)人只能去指定的閱覽室，但在這個(gè)閱覽室內(nèi)的位置可以隨便坐。,Cache地址映像,.,16,設(shè)NC表示Cache完成存取的總次數(shù)，Nm表示主存完成存取的總次數(shù)，h定義為命中率，則有：h=NC/(NC+Nm)若tc表示命中時(shí)的Cache存儲(chǔ)周期，tm表示未命中時(shí)的主存的存儲(chǔ)周期，1-h表示未命中率，則Cache、主存系統(tǒng)的平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間ta為：ta=h*tc+(1-h)*(tm+tc)即沒(méi)有命中時(shí)，到主存中去取，然后放入到Cache中再執(zhí)行。設(shè)e表示訪(fǎng)問(wèn)效率則有：e=tc/ta為提高訪(fǎng)問(wèn)效率，h越接近1越好。,高速緩沖存儲(chǔ)器之命中率,.,17,例題：CPU執(zhí)行一段程序時(shí)，Cache完成存取的次數(shù)為1900次，主存完成存取的次數(shù)為100次，已知Cache存取周期tc為50ns,主存存取周期tm為250ns,求Cache/主存系統(tǒng)的平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間ta和效率e。,解：命中率h的計(jì)算h=NC/(NC+Nm)=1900/(1900+100)=0.95平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間ta的計(jì)算ta=h*tc+(1h)*(tm+tc)=0.9550ns+0.05300ns=47.5ns+15ns=62.5ns效率的計(jì)算e=tc/ta=50ns/62.5ns=80%,高速緩沖存儲(chǔ)器之命中率,.,18,替換算法：來(lái)了一個(gè)新官，要替換掉一個(gè)老官，誰(shuí)下？輪流坐莊：FIFO看過(guò)去的業(yè)績(jī)：LRU,.,高速緩沖存儲(chǔ)器之替換算法,.,例：設(shè)一個(gè)容量為4個(gè)塊的全相聯(lián)Cache,分別采用FIFO和LRU替換算法，假定訪(fǎng)問(wèn)的主存地址塊號(hào)序列為2、11、2