计算机组成原理：3存储器层次机构-2.ppt

计算机组成原理：存储器层次结构中的高速缓冲存储器 Cache 在计算机组成原理中，高速缓冲存储器 Cache 是存储器层次结构中的一个重要组成部分。它的主要作用是解决 CPU 访存优先级低于 I/O 的问题，并解决 CPU 和存储器速度差异的矛盾。 Cache 的工作原理是基于局部性原理，包括时间局部性原理和空间局部性原理。 Cache 通过将主存中的数据块存储在 Cache 中，从而提高 CPU 访问主存的速度。 Cache 的组织结构包括主存和缓存的编址、命中与未命中、 Cache 的命中率、 Cache 主存系统的效率计算等。 Cache 的命中率是 Cache 中最重要的性能指标之一，表示 CPU 所要访问的信息在 Cache 中的比率。命中率的计算公式为 h= NC/(NC+ Nm)，其中 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。 Cache 的平均访问时间是衡量 Cache 性能的另一个重要指标，计算公式为 ta = htc+(1-h)tm，其中 tc 表示 Cache 的存取周期， tm表示主存的存取周期。 Cache 的访问效率是衡量 Cache 性能的第三个重要指标，计算公式为 e=tc/ta，表示 CPU 访问 Cache 的效率。 Cache 的工作流程包括 CPU 送出主存地址、命中、读出字传送到 CPU 的 DB、不命中、主存将读出的字送到 DB、 Cache 中装入新的主存块等步骤。 Cache 的访问计算包括 Cache 的命中率、 Cache 的平均访问时间、 Cache 的访问效率等。 Cache 的替换机构是 Cache 中的一种机制，用于解决 Cache 满的情况。当 Cache 满时，需要将某些数据块从 Cache 中替换出去，以腾出空位供新的数据块使用。 Cache 是存储器层次结构中的一个重要组成部分，通过解决 CPU 访存优先级低于 I/O 的问题和 CPU 与存储器速度差异的矛盾，提高了 CPU 访问主存的速度和效率。