CPU CACHE学习

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1,CPU CACHE的概念

cache的最小操作单位称为 cache line， 一般为2的n次方字节。Cache的每一行有tag和intex来寻址。缓存块（Cache Block\Cache Line）: 每个缓存块存储具有连续内存地址的若干个存储单元。在32位计算机上这通常是一个字（word），即四个字节对应每个cache line，都有这样一个结构,

data bolck存放的是缓存行中所保存的就是从主存取过来的数据，tag表示的是数据块在主存中的地址(并不是完整的地址)，flag bits是一些在操作过程中涉及到的标志位。对于主存中的每个地址单元，我们都可以按下图的结构进行解析。

一个cache line对应的是主存中连续的几个字，那么这些字的低位对于映射一个cache line是没用的,比如说在一个32位系统中，一个cache line的大小是16个字，也就是64个字节，那么其低6位在映射一个cache时是没有用的，其作用是用来指定该内存单元在对应cache line中的偏移。Cache Set则指明了该内存单元位于哪一个cache set(一个cache set 可以包含一个或多个cache line,这与cache和内存之间的映射关系有关).

2,CPU写回数据到内存的方式

Write Through – 每次将资料写回 cache 时，同时也写到 main memory
Write Back – 只有当 Cache Line 要被 Flush 时，才写回 main memory

3，CPU CACHE命中VIPT的概念

4，cpu cache的具体组织方式（假设cache line为64bytes，cache一共32kb）

在cache中的数据是以缓存线（line）为单位组织的，一条缓存线对应于内存中一个连续的字节块。这个cache使用了64字节的缓存线。这些线被保存在cache bank中，也叫路（way）。每一路都有一个专门的目录（directory）用来保存一些登记信息。你可以把每一路连同它的目录想象成电子表格中的一列，而表的一行构成了cache的一组（set）
。列中的每一个单元（cell）都含有一条缓存线，由与之对应的目录单元跟踪管理。图中的cache有64 组、每组8路，因此有512个含有缓存线的单元，合计32KB的存储空间。

在cache眼中，物理内存被分割成了许多4KB大小的物理内存页（page）。每一页都含有4KB / 64 bytes == 64条缓存线。在一个4KB的页中，第0到63字节是第一条缓存线，第64到127字节是第二条缓存线，以此类推。每一页都重复着这种划分，所以第0页第3条缓存线与第1页第3条缓存线是不同的。