<aside> 📖 内存墙

CPU的速度比内存的速度快，且两者差距不断扩大

</aside>

1. Cache的基本思路

<aside> 📖 解决内存墙带来的CPU和主存协作问题

• 在使用主存之余，增加一块小而快的Cache
• Cache位于CPU和主存之间，可以集成在CPU内部或作为主板上的一个模块
• Cache中存放了主存中部分信息的副本 </aside>

2. Cache的工作原理

2.1 程序访问的局部性原理 Principle of Locality

定义

• 处理器频繁访问主存中相同位置或相邻存储位置的现象

类型

1. 时间局限性：在相对较短的时间周期内，重复访问特定的信息
2. 空间局部性：在相对较短的时间周期内，访问相邻存储位置的数据
   1. 顺序局部性：当数据被线性排列和访问时，出现的空间局部性的一种特殊情况

<aside> 📖 向Cache传送内容

• 利用时间局部性
  • 将未命中的数据在返回给CPU的同时存放在Cache中，以便再次访问时命中
• 利用空间局部性
  • 将包含所访问的字的块存储到Cache中，以便访问相邻数据时命中 </aside>

2.2 Cache和主存空间的划分

• 主存的区域被划分为主存块 (block)
• cache中存放一个主存块的区域称为行 (line) 或槽 (slot)

2.3 Cache的有效位

• 每个Cache行需要有一个有效位 (valid bit) 来说明信息是否有效
• 可以通过将有效位清零来淘汰某cache行中的主存块，称为冲刷 (flush)

3. Cache的工作流程

1. 检查 (Check)：当CPU试图访问主存中的某个字时，首先检查这个字是否在Cache中