高速缓冲存储器的概念

时间：2012-3-9

  对大量的程序动作结果的分析表明,CPU访问存储器时,在一个较短的时间间隔内由程序产生的地址,即访问的存储器单元往往集中在存储器逻辑地址空间的很小范围内,这种内部范围存储器地址,的频繁访问的现象称为"程序访问的局部性",又称为"空间局部性",另外,如一个存储单元一旦被访问,则它将很快再被访问,这称为"时间局部性".根据这种原理在CPU和存储器之间设置一个高速小容量存储器,满足程序访问局部性的要求,我们将这个调整小容量存储器称为高速缓冲存储器,有时也称为缓存或者调整缓存.

  必须指出高速缓冲存储器的地址空间是与一部分主存空间相重叠的,而且调整缓冲存储器各单元的内容与相应的主存单元内容应保持一致.

  主存的与缓存字块的对应方式通常采用地址映射的方法,映射方法有三种方式:
1.直接映射.把主存和缓存划分为具有同样大小 的字块,这样只需判断所需要的字块是否已在调整缓冲存储器中标记,就访问调整缓冲存储器,这称为"命中",如果不命中就访问主存读入新的字块,并用新字块替换缓存中的旧字块,同时置标记.采用这种方法缓存的空间得不到充分利用.

2.联想映射.允许主存中的每一个字块映射到缓存中任何一个字块的位置,可采用任何一种替换算法,确定从已被占满的调整缓冲存储器中替换出任何一个旧字块,这种方法须增加标记位长,在搜索缓存中的时,采用一个联想存储器,以便找到按内容与之的那些存储单元.

3.分组联想映射,采用上述两种方法的结合,这需要把主存地址字段划分为字块内地址,调整缓冲存储器组地址以及标记位,每组需要一个联想的存储器.