Ⅰ cache内存的地址映射主要有几种方式
cache内存的地址映射主要有以下三种方式:
一、直接映像:
指主存的一个字块只能映像到Cache的一个准确确定的字块中。
特点:主存的字块只可以和固定的Cache字块对应,方式直接,利用率低。
二、全相联映像:
全相联映射是指主存中任意一个块都可以映射到Cache中任意一个块的方式,也就是说,当主存中的某一块需调入Cache时,可根据当时Cache的块占用或分配情况,选择一个块给主存块存储,所选的Cache块可以是Cache中的任意一个块。
特点:贮存中的字块可以和Cache的任何字块对应,利用率高,方式灵活,标记位较长,使用成本太高。
三、组相联映像:
是对全相联和直接映像的一种折中的处理方案。既不在主存和Cache之间实现字块的完全随意对应,也不在主存和Cache之间实现字块的多对一的硬性对应,而是实现一种有限度的随意对应。
特点:折中方案。组间全相联,组内直接映像。集中了两个方式的优点。成本也不太高。最常见的Cache映像方式。
Ⅱ 什么是缓存和内存有什么区别怎么查看
许多人认为,“缓存”是内存的一部分
许多技术文章都是这样教授的
但是还是有很多人不知道缓存在什么地方,缓存是做什么用的
其实,缓存是CPU的一部分,它存在于CPU中
CPU存取数据的速度非常的快,一秒钟能够存取、处理十亿条指令和数据(术语:CPU主频1G),而内存就慢很多,快的内存能够达到几十兆就不错了,可见两者的速度差异是多么的大
缓存是为了解决CPU速度和内存速度的速度差异问题
内存中被CPU访问最频繁的数据和指令被复制入CPU中的缓存,这样CPU就可以不经常到象“蜗牛”一样慢的内存中去取数据了,CPU只要到缓存中去取就行了,而缓存的速度要比内存快很多
这里要特别指出的是:
1.因为缓存只是内存中少部分数据的复制品,所以CPU到缓存中寻找数据时,也会出现找不到的情况(因为这些数据没有从内存复制到缓存中去),这时CPU还是会到内存中去找数据,这样系统的速度就慢下来了,不过CPU会把这些数据复制到缓存中去,以便下一次不要再到内存中去取。
2.因为随着时间的变化,被访问得最频繁的数据不是一成不变的,也就是说,刚才还不频繁的数据,此时已经需要被频繁的访问,刚才还是最频繁的数据,现在又不频繁了,所以说缓存中的数据要经常按照一定的算法来更换,这样才能保证缓存中的数据是被访问最频繁的
3.关于一级缓存和二级缓存
为了分清这两个概念,我们先了解一下RAM
ram和ROM相对的,RAM是掉电以后,其中才信息就消失那一种,ROM在掉电以后信息也不会消失那一种
RAM又分两种,
一种是静态RAM,SRAM;一种是动态RAM,DRAM。前者的存储速度要比后者快得多,我们现在使用的内存一般都是动态RAM。
有的菜鸟就说了,为了增加系统的速度,把缓存扩大不就行了吗,扩大的越大,缓存的数据越多,系统不就越快了吗
缓存通常都是静态RAM,速度是非常的快,
但是静态RAM集成度低(存储相同的数据,静态RAM的体积是动态RAM的6倍),
价格高(同容量的静态RAM是动态RAM的四倍),
由此可见,扩大静态RAM作为缓存是一个非常愚蠢的行为,
但是为了提高系统的性能和速度,我们必须要扩大缓存,
这样就有了一个折中的方法,不扩大原来的静态RAM缓存,而是增加一些高速动态RAM做为缓存,
这些高速动态RAM速度要比常规动态RAM快,但比原来的静态RAM缓存慢,
我们把原来的静态ram缓存叫一级缓存,而把后来增加的动态RAM叫二级缓存。
一级缓存和二级缓存中的内容都是内存中访问频率高的数据的复制品(映射),它们的存在都是为了减少高速CPU对慢速内存的访问。
通常CPU找数据或指令的顺序是:先到一级缓存中找,找不到再到二级缓存中找,如果还找不到就只有到内存中找了
Ⅲ cache内存的地址映射主要有几种方式
cache内存的地址映射主要有以下三种方式:
一、直接映像:
指主存的一个字块只能映像到Cache的一个准确确定的字块中。
特点:主存的字块只可以和固定的Cache字块对应,方式直接,利用率低。
二、全相联映像:
全相联映射是指主存中任意一个块都可以映射到Cache中任意一个块的方式,也就是说,当主存中的某一块需调入Cache时,可根据当时Cache的块占用或分配情况,选择一个块给主存块存储,所选的Cache块可以是Cache中的任意一个块。
特点:贮存中的字块可以和Cache的任何字块对应,利用率高,方式灵活,标记位较长,使用成本太高。
三、组相联映像:
是对全相联和直接映像的一种折中的处理方案。既不在主存和Cache之间实现字块的完全随意对应,也不在主存和Cache之间实现字块的多对一的硬性对应,而是实现一种有限度的随意对应。
特点:折中方案。组间全相联,组内直接映像。集中了两个方式的优点。成本也不太高。最常见的Cache映像方式。
Ⅳ 在程序运行时,高速缓冲存储器与主存的地址映射是由什么实现
高速缓冲存储器(Cache)实际上是为了把由DRAM组成的大容量内存储器都看做是高速存储器而设置的小容量局部存储器,一般由高速SRAM构成。这种局部存储器是面向CPU的,引入它是为减小或消除CPU与内存之间的速度差异对系统性能带来的影响。Cache 通常保存着一份内存储器中部分内容的副本(拷贝),该内容副本是最近曾被CPU使用过的数据和程序代码。Cache的有效性是利用了程序对存储器的访问在时间上和空间上所具有的局部区域性,即对大多数程序来说,在某个时间片内会集中重复地访问某一个特定的区域。如PUSH/POP指令的操作都是在栈顶顺序执行,变量会重复使用,以及子程序会反复调用等,就是这种局部区域性的实际例证。因此,如果针对某个特定的时间片,用连接在局部总线上的Cache代替低速大容量的内存储器,作为CPU集中重复访问的区域,系统的性能就会明显提高。
系统开机或复位时,Cache 中无任何内容。当CPU送出一组地址去访问内存储器时,访问的存储器的内容才被同时“拷贝”到Cache中。此后,每当CPU访问存储器时,Cache 控制器要检查CPU送出的地址,判断CPU要访问的地址单元是否在Cache 中。若在,称为Cache 命中,CPU可用极快的速度对它进行读/写操作;若不在,则称为Cache未命中,这时就需要从内存中访问,并把与本次访问相邻近的存储区内容复制到Cache 中。未命中时对内存访问可能比访问无Cache 的内存要插入更多的等待周期,反而会降低系统的效率。而程序中的调用和跳转等指令,会造成非区域性操作,则会使命中率降低。因此,提高命中率是Cache 设计的主要目标。
Ⅳ 缓存与主存的直接映射怎样简单理解
Cache与主存之间可采取多种地址映射方式,直接映射方式是其中的一种。在这种映射方式下,主存中的每一页只能复制到某一固定的Cache页中。由于Cache块(页)的大小为16B,而Cache容量为16KB。因此,此Cache可分为1024页。可以看到,Cache的页内地址只需4位即可表示;而Cache的页号需用10位二进制数来表示;在映射时,是将主存地址直接复制,现主存地址为1234E8F8(十六进制),则最低4位为Cache的页内地址,即1000,中间10位为Cache的页号,即1010001111。Cache的容量为16KB决定用这14位编码即可表示。题中所需求的Cache的地址为10100011111000。
Ⅵ Cache与主存之间的全相联映射,直接映射和组相联映射的区别
高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器,由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小但速度比主存高得多,接近于CPU的速度。Cache的功能是用来存放那些近期需要运行的指令与数据。目的是提高CPU对存储器的访问速度。为此需要解决2个技术问题:一是主存地址与缓存地址的映象及转换;二是按一定原则对Cache的内容进行替换。
Cache的结构和工作原理如图2.3.1所示。
Ⅶ 为什么要内存映射
内存映射(mmap)是一种内存映射文件的方法,即将一个文件或者其他对象映射到进程的地址空间,实现文件磁盘地址和应用程序进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一映射关系。实现这样的映射关系后,进程就可以采用指针的方式读写操作这一段内存,而系统会自动回写藏页面到对应的文件磁盘上。应用程序处理映射部分如同访问主存。(1)线程启动映射过程,并在虚拟地址空间中为映射创建虚拟映射区域。
先在用户空间调用库函数mmap,并在进程当前进程的虚拟地址空间中,寻找一段空闲的满足要求的连续虚拟地址作为内存虚拟映射区域,对此区域初始化并插入进程的虚拟地址区域链表或树中。
(2)系统在内核空间调用内核函数mmap,实现文件物理地址和进程虚拟地址之间的一一映射关系。
(3)进程发起堆这片映射空间的访问
进程读写操作访问虚拟地址,查询页表,发现这一段地址并不在内存的物理页面上,因为虽然建立了映射关系,但是还没有将文件从磁盘移到内存中。由此发生缺页中断,内核请求从磁盘调入页面。调页过程先在交换缓存空间(swap cache)中查找,若没有则通过nopage函数把缺失页从磁盘调入内存。之后进程会对其做读写操作,若写操作改变了页面内容,一段时间后系统会自动回写脏页面到磁盘中。(修改过的脏页面不会立即更新到文件中,可以调用msync来强制同步,写入文件)
Ⅷ 关于计算机组成原理的Cache-主存地址映象问题
CPU工作速度较高,但内存存取速度相对较低,则造成CPU等待,降低处理速度,浪费CPU的能力,cache用于做cpu和内存的缓存。
Cache的工作原理是基于程序访问的局部性(通俗说就是把经常用到的数据放在一个高速的cache里面)。
对大量典型程序运行情况的分析结果表明,在一个较短的时间间隔内,由程序产生的地址往往集中在存储器逻辑地址空间的很小范围内。指令地址的分布本来就是连续的,再加上循环程序段和子程序段要重复执行多次。因此,对这些地址的访问就自然地具有时间上集中分布的倾向。
数据分布的这种集中倾向不如指令明显,但对数组的存储和访问以及工作单元的选择都可以使存储器地址相对集中。这种对局部范围的存储器地址频繁访问,而对此范围以外的地址则访问甚少的现象,就称为程序访问的局部性。
根据程序的局部性原理,可以在主存和CPU通用寄存器之间设置一个高速的容量相对较小的存储器,把正在执行的指令地址附近的一部分指令或数据从主存调入这个存储器,供CPU在一段时间内使用。这对提高程序的运行速度有很大的作用。这个介于主存和CPU之间的高速小容量存储器称作高速缓冲存储器(Cache)。
系统正是依据此原理,不断地将与当前指令集相关联的一个不太大的后继指令集从内存读到Cache,然后再与CPU高速传送,从而达到速度匹配。
CPU对存储器进行数据请求时,通常先访问Cache。由于局部性原理不能保证所请求的数据百分之百地在Cache中,这里便存在一个命中率。即CPU在任一时刻从Cache中可靠获取数据的几率。
命中率越高,正确获取数据的可靠性就越大。一般来说,Cache的存储容量比主存的容量小得多,但不能太小,太小会使命中率太低;也没有必要过大,过大不仅会增加成本,而且当容量超过一定值后,命中率随容量的增加将不会有明显地增长。
只要Cache的空间与主存空间在一定范围内保持适当比例的映射关系,Cache的命中率还是相当高的。
一般规定Cache与内存的空间比为4:1000,即128kB Cache可映射32MB内存;256kB Cache可映射64MB内存。在这种情况下,命中率都在90%以上。至于没有命中的数据,CPU只好直接从内存获取。获取的同时,也把它拷进Cache,以备下次访问。
Ⅸ 内存映射是怎么回事
内存映射文件是由一个文件到一块内存的映射,使进程虚拟地址空间的某个区域与磁盘上某个文件的部分或全部内容的建立映射。
建立映射后,通过该区域可以直接对被映射的磁盘文件进行访问.而不必执行文件I/O操作也无需对文件内容进行缓冲处理。
就好像整个被映射的文件都加载到了内存一样,因此内存文件映射非常适合于用来管理大文件。
内存映射文件对程序的提速,只在处理大文件或非常频繁的文件读写操作时效果才明显。
通过内存映射,相当于将磁盘上的文件所在空间建立成一块虚拟内存,程序访问时可按内存的方式进行,省去了普通io方式的一些环节,其实真正要读写操作时,会进行换页,将这些个“虚拟内存”读到物理内存中。
总之,内存映射文件是应用虚拟内存的技术来达到加速处理的