Cache 基本概念

本文介绍了Cache的基本概念,包括L1和L2 Cache的作用,以及Cache如何减少CPU对外部内存的访问,降低功耗。文章详细阐述了Cache的结构,如组相联映射、Tag RAM和Data RAM,以及Line、Way和Set的概念。讨论了Cache命中与未命中的处理,包括Valid位、Dirty位和分配策略。最后,提到了Cache的几种类型:VIVT、VIPT和PIPT,分别适用于不同场景。

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cache用来存放最近CPU访问的一些memory的数值
L1 Cache:离CPU比较近的cache,有i-Cache,D-Cache
L2 Cache:离CPU比较远的cache,如果没有内部的,可以在外面加

CPU尽可能从cache里取数据,就减少了向外面访问的频率
同时也减小了功耗,外部功耗会比较大,内部memory功耗较小
尽可能让cpu对onchip的部件进行操作

Cache结构:
采用组相联映射
RAM分为Data RAM和Tag RAM 分别存数据和地址

在这里插入图片描述
一个line一般是4到8word
way由很多line组成,可以理解为片,data RAM里由很多位组成,
memory地址空间里面的数据可以放在不同的way里面
set是不同way中的同一个line
Tag用于标记memory地址,来自于访问地址,往往是最上面的
存放在Tag RAM里面
CPU访问cache的时候,首先会访问Tag RAM,有没有对应的地址,如果匹配,那么就从cache里拿数据或者把数据写到cache里面
Index来自地址,查找到底数据在那个cache line里面

地址由 组号 组内块号 块内地址组成,其中块内地址又被进一步分开成offset 和bytes的选择

举例:

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