系统引入高速缓存存储器的理论依据?
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发布时间:2022-04-23 10:28
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热心网友
时间:2023-06-29 02:22
系统引入高速缓存存储器的理论依据是——程序访存的局部性原理。局部性原理描述了一个进程中程序和数据引用的集簇倾向。大部分程序的执行方式是顺序执行,所需要的数据也都顺序排列。程序运行时在大部分时间内对存储器的访问局限在一个较小的区域内,只就是局部性规律。依据这个规律,在CPU和主存之间设立高速缓存,将主存中被频繁访问区域内的数据调入高速缓存,CPU从高速缓存中获得所需的数据,可大大提高主存的访问速度。
热心网友
时间:2023-06-29 02:22
高速缓冲存储器(Cache)实际上是为了把由DRAM组成的大容量内存储器都看做是高速存储器而设置的小容量局部存储器,一般由高速SRAM构成。这种局部存储器是面向CPU的,引入它是为减小或消除CPU与内存之间的速度差异对系统性能带来的影响。Cache 通常保存着一份内存储器中部分内容的副本(拷贝),该内容副本是最近曾被CPU使用过的数据和程序代码。Cache的有效性是利用了程序对存储器的访问在时间上和空间上所具有的局部区域性,即对大多数程序来说,在某个时间片内会集中重复地访问某一个特定的区域。如PUSH/POP指令的操作都是在栈顶顺序执行,变量会重复使用,以及子程序会反复调用等,就是这种局部区域性的实际例证。因此,如果针对某个特定的时间片,用连接在局部总线上的Cache代替低速大容量的内存储器,作为CPU集中重复访问的区域,系统的性能就会明显提高。
系统开机或复位时,Cache 中无任何内容。当CPU送出一组地址去访问内存储器时,访问的存储器的内容才被同时“拷贝”到Cache中。此后,每当CPU访问存储器时,Cache 控制器要检查CPU送出的地址,判断CPU要访问的地址单元是否在Cache 中。若在,称为Cache 命中,CPU可用极快的速度对它进行读/写操作;若不在,则称为Cache未命中,这时就需要从内存中访问,并把与本次访问相邻近的存储区内容复制到Cache 中。未命中时对内存访问可能比访问无Cache 的内存要插入更多的等待周期,反而会降低系统的效率。而程序中的调用和跳转等指令,会造成非区域性操作,则会使命中率降低。因此,提高命中率是Cache 设计的主要目标。
热心网友
时间:2023-06-29 02:23
局部性原则更简单的来说就是:对存储空间的90%的访问局限在存储空间的10%的区域中,而另外10%的访问则分布在存储空间其余90%的区域中。
高速缓冲存储器的工作原理是什么?
高速缓冲存储器就是根据程序的局部性原理,可以在主存和CPU通用寄存器之间设置一个高速的容量相对比较小的存储器,把正在执行的指令地址附近的一部分指令或者数据从主存调入这个存储器,供CPU在一段时间内使用,这样就能相对的提高CPU的运算速度。他介于主存和CPU之间,这样的高速小容量存储器称为高速缓冲存储器。随着CPU的速...
计算机中为什么要采用高速缓存器(CACHE)?
1、Cache存储体:存放由主存调入的指令与数据块。2、地址转换部件:建立目录表以实现主存地址到缓存地址的转换。3、替换部件:在缓存已满时按一定策略进行数据块替换,并修改地址转换部件。在有高速缓冲存储器的计算机系统中,中央处理器存取主存储器的地址划分为行号、列号和组内地址三个字段。于是,主存...
配置高速缓存(Cache)是为了解决?
高速缓存(Cache)的配置是为了解决CPU与主内存之间的速度差异问题。在计算机系统中,CPU的处理速度远高于主内存的访问速度,这导致了性能瓶颈。为了解决这一问题,高速缓存被引入作为位于CPU和主内存之间的小容量、高速存储器。高速缓存通常由静态随机存取存储器(SRAM)构成,它能够更快地访问数据,因此能够...
什么是高速缓冲存储器?为什么要设置高速缓冲存储器?
高速缓冲存储器一般由高速SRAM构成,这种局部存储器是面向CPU的,引入它是为减小或消除CPU与内存之间的速度差异对系统性能带来的影响。广义来说,计算机内部存储器包括硬盘,内存,高速缓存,其中主要的存储器是硬盘它存储着操作系统需要的大部分数据,但是他读写速度慢,因而引入了内存,作为系统和硬盘之间的...
高速缓冲存储器的工作原理
高速缓冲存储器通常由高速存储器、联想存储器、替换逻辑电路和相应的控制线路组成。在有高速缓冲存储器的计算机系统中,中央处理器存取主存储器的地址划分为行号、列号和组内地址三个字段。于是,主存储器就在逻辑上划分为若干行;每行划分为若干的存储单元组;每组包含几个或几十个字。高速存储器也相应地划分为行和列...
为什么要在ram和cpu之间加上cache
寄存器是CPU内部的元件,拥有非常高的读写速度,由于CPU的速度远高于主内存,CPU直接从内存中存取数据要等待一定时间周期,Cache中保存着CPU刚用过或循环使用的一部分数据。当CPU再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用,这样就减少了CPU的等待时间,提高了系统的效率。Cache的特点是读写速度快、存储容量...
为何引入磁盘高速缓存?
磁盘访问速度受限于机械动作,为了提高磁盘的访问速度,一般在磁盘内部加入访问速度快的专用缓冲存储器或者在内存中开辟一个区域,利用最近访问的即将被再次访问的可能性很大这个原理,所有的访问都不直接访问物理介质而是在这一区域中进行,当这一区域的访问达到系统预先设定的某一值时或者低速度设备空闲时,才刷新...
配置高速缓冲存储器(cache)是为了解决
Cache高速缓冲存储器的发展历程可以概括为从无到有,由小到大,先外后内,纵深配备,软硬兼施。早在1968年,C.J.Conti等人在描述360/85和360/91系统性能差异时最早引入了高速缓存(cache)一词。初期的CPU并没有Cache,直到80386时期才出现了外部Cache;而到了80486时期,开始出现仅有8kB的内部Cache。
高速缓存的主要作用是什么?它和内存有什么关系?
详细来说,高速缓存,通常简称为缓存(Cache),是计算机硬件架构中的一部分,位于处理器和主内存之间。由于处理器的运算速度远高于内存的访问速度,直接从内存中读取数据会导致处理器经常处于等待状态,降低系统效率。为了解决这个问题,引入了高速缓存。缓存通常使用静态随机存取存储器(SRAM)实现,其访问...
计算机内,配置高速缓冲存储器(CACHE)是为了解决什么?
高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器, 由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小但速度比主存高得多, 接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中,是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送...