计算机组成原理与结构之cache命中率1.ppt

高速缓冲存储器,高速缓冲存储器,高速缓冲存储器,1.地址映像“映像”，其物理意义就是位置的对应关系，地址变换是将主存地址变换成Cache地址。常见的映像方式主要有三种：直接映像 全相联映像 组相联映像,（1）直接映像如下图,高速缓冲存储器之直接映像,高速缓冲存储器之直接映像,高速缓冲存储器之直接映像,8,高速缓冲存储器之直接映像,9,优点是实现简单，只需利用主存地址,按某些字段直接判断，即可确定所需字块是否已在Cache存储器中。缺点是不够灵活，即主存的字块只能对应唯一的Cache存储器字块。因此,即使Cache存储器别的许多地址空着也不能占用。这使得Cache存储空间得不到充分利用，并降低了命中率。,高速缓冲存储器之直接映像,高速缓冲存储器之全相联映像,高速缓冲存储器之全相联映像,12,高速缓冲存储器之全相联映像,高速缓冲存储器之组相联映像,组相联映像方式的性能与复杂性介于直接映像和全相联映像之间,组间为直接映像，组内为全相联映像,高速缓冲存储器之组相联映像,Cache地址映像：考虑图书馆阅览室位置分配直接映像 每个人只能有一个位置可以坐。全相联映像 阅览室的位置随便坐。组相联映像 每个人只能去指定的阅览室，但在这个阅览室内的位置可以随便坐。,Cache地址映像,16,设NC表示Cache完成存取的总次数，Nm表示主存完成存取的总次数，h定义为命中率，则有：h=NC/(NC+Nm)若tc 表示命中时的Cache存储周期，tm表示未命中时的主存的存储周期，1-h表示未命中率，则Cache、主存系统的平均访问时间ta为：ta=h*tc+(1-h)*(tm+tc)即没有命中时，到主存中去取，然后放入到Cache中再执行。设e 表示访问效率则有：e=tc/ta为提高访问效率，h 越接近 1 越 好。,高速缓冲存储器之命中率,17,例题：CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知Cache存取周期tc为50ns,主存存取周期tm为250ns,求Cache/主存系统的平均访问时间ta和效率e。,解：命中率h的计算 h=NC/(NC+Nm)=1900/(1900+100)=0.95平均访问时间ta的计算 ta=h*tc+(1h)*(tm+tc)=0.9550ns+0.05300ns=47.5ns+15ns=62.5ns效率的计算 e=tc/ta=50ns/62.5ns=80%,高速缓冲存储器之命中率,18,替换算法：来了一个新官，要替换掉一个老官，谁下？轮流坐庄：FIFO 看过去的业绩：LRU,高速缓冲存储器之替换算法,例：设一个容量为4个块的全相联Cache,分别采用FIFO和LRU替换算法，假定访问的主存地址块号序列为2、11、2、9、7、6、4、3，画出每次访问后Cache中内容变化情况。,高速缓冲存储器之替换算法,高速缓冲存储器之替换算法,