cache的一些基本概念介绍

时间:2024-04-11 09:08:00

1、Cache的一些基本概念

(1)、cache的架构图(L1、L2、L3 cache)

cache的一些基本概念介绍

(2)、cache的术语:set/way/line/index/tag/offset

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2、Cache的一些属性概念

Cache分配策略(Cache allocation policy)

cache的分配策略是指我们什么情况下应该为数据分配cache line。cache分配策略分为读和写两种情况。

(1)、读分配(read allocation)

当CPU读数据时,发生cache缺失,这种情况下都会分配一个cache line缓存从主存读取的数据。默认情况下,cache都支持读分配。

(2)、写分配(write allocation)

当CPU写数据发生cache缺失时,才会考虑写分配策略。当我们不支持写分配的情况下,写指令只会更新主存数据,然后就结束了。当支持写分配的时候,我们首先从主存中加载数据到cache line中(相当于先做个读分配动作),然后会更新cache line中的数据。

Cache更新策略(Cache update policy)

cache更新策略是指当发生cache命中时,写操作应该如何更新数据。cache更新策略分成两种:写直通和回写。

(3)、写直通(write through)

当CPU执行store指令并在cache命中时,我们更新cache中的数据并且更新主存中的数据。cache和主存的数据始终保持一致。
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(4)、写回(write back)

当CPU执行store指令并在cache命中时,我们只更新cache中的数据。并且每个cache line中会有一个bit位记录数据是否被修改过,称之为dirty bit(翻翻前面的图片,cache line旁边有一个D就是dirty bit)。我们会将dirty bit置位。主存中的数据只会在cache line被替换或者显示的clean操作时更新。因此,主存中的数据可能是未修改的数据,而修改的数据躺在cache中。cache和主存的数据可能不一致。
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properties of normal memory
(5)、inner and outer

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PoC 和 PoU
(6) Poc

Poc是值对于不同的Master看到的一致性的内存; 例如对于cores,DSP,DMA他们一致性的内存就是main memory,所以main memory是PoC这个点

Point of Coherency (PoC). For a particular address, the PoC is the point at which all
observers, for example, cores, DSPs, or DMA engines, that can access memory, are
guaranteed to see the same copy of a memory location. Typically, this is the main external
system memory

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(6) PoU

PoU是值指令和数据cache上一致的那个点,一般为L2 cache,如果系统中没有L2 cache,那么PoU为main memory

Point of Unification (PoU). The PoU for a core is the point at which the instruction and
data caches and translation table walks of the core are guaranteed to see the same copy of
a memory location. For example, a unified level 2 cache would be the point of unification
in a system with Harvard level 1 caches and a TLB for caching translation table entries.
If no external cache is present, main memory would be the Point of Unification

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3、cache的使用示例

(1)、一个两路组相连的cache

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(2)、一个32kb 四路组相连的cache

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(3)、Inclusive 和 exclusive cache

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