5.5 减少命中时间 容量小、结构简单的Cache 第五章 存储层次

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1 5.5 减少命中时间 5.5.1 容量小、结构简单的Cache 第五章 存储层次
1. 硬件越简单，速度就越快； 2. 应使Cache足够小，以便可以与CPU一起放 在同一块芯片上。

2 5.5.2 虚拟Cache 1. 虚拟Cache 访问Cache的索引以及Cache中的标识都 是虚拟地址(一部分)。
5.5 减少命中时间 5.5.2 虚拟Cache 1. 虚拟Cache 访问Cache的索引以及Cache中的标识都 是虚拟地址(一部分)。 2. 并非都采用虚拟Cache(为什么?) 3. 虚拟Cache的清空问题 解决方法：在地址标识中增加PID字段 (进程标识符) 三种情况下失效率的比较 单进程，PIDs，清空 PIDs与单进程相比：＋0.3％～＋0.6％ PIDs与清空相比： －0.6％～－4.3%

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4 优点：兼得虚拟Cache和物理Cache的好处 局限性：Cache容量受到限制 (页内位移)
5.5 减少命中时间 4. 同义和别名 解决方法：反别名法,页着色 5. 虚拟索引＋物理标识 优点：兼得虚拟Cache和物理Cache的好处 局限性：Cache容量受到限制 (页内位移) Cache容量≤页大小×相联度 6. 举例：IBM3033的Cache 页大小＝4KB 相联度＝16

5 5.5.3 写操作流水化 5.5.4 Cache优化技术总结 31 12 11 Cache容量＝16×4KB＝64KB
5.5 减少命中时间 31 12 11 页地址 地址标识 页内位移 索 引 块内位移 Cache容量＝16×4KB＝64KB 7. 另一种方法：硬件散列变换 5.5.3 写操作流水化 (图 5.22) 5.5.4 Cache优化技术总结 (表 5-9)

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7 优化技术 失效率 失效开销 命中时间 硬件复杂度 评价 + - + - 1 + 2 + 2 + 2 + 3 +
增加块大小 + - 实现容易；RS/ 采用了128字节 MIPS R10000为4路组相联 提高相联度 + - 1 HP7200中采用了类似的技术 Victim Cache + 2 已应用于MIPS R10000的第二级Cache 伪相联Cache + 2 数据预取比较困难；仅被几台机器采用，如：Alpha 21064 硬件预取指令 和数据 + 2 需采用非阻塞cache；有几种机器支持它 + 3 编译器控制的预取 用编译技术减少Cache失效次数 向软件提出了新要求；有些机器提供了编译器选项 +

8 使读失效优先级高于写 + 1 在单处理机上实现容易，被广泛使用 子块调入 + 1 主要用于减少标识的数目 尽早重启动和关键字优先 + 2 已应用于MIPS R10000和IBM 620 非阻塞Cache + 3 已应用于Alpha 21064和R10000中 硬件代价大；两级Cache的块大小不同时实现困难；被广泛采用 + 2 第二级Cache 容量小且结构简单的Cache - + 实现容易，被广泛使用 避免在对Cache进行索引时进行地址转换 对于小容量Cache来说实现容易，已应用于Alpha 21064 + 2 流水化写 + 1 已应用于Alpha 21064