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1、CSE431 Chapter 5A.1Irwin, PSU, 2008第五章：存储储器层层次结结构-BAdapted from Computer Organization and Design, 4th Edition, Patterson 32KB for each per core; 64B blocksSplit I$ and D$; 64KB for each per core; 64B blocksL1 associativity4-way (I), 8-way (D) set assoc.; LRU replacement2-way set assoc.; LRU replacem
2、entL1 write policywrite-back, write-allocatewrite-back, write-allocateL2 cache organization 256MB (0.25MB) per core; 64B blocksUnified; 512KB (0.5MB) per core; 64B blocksL2 associativity8-way set assoc.; LRU16-way set assoc.; LRUL2 write policywrite-backwrite-backL2 write policywrite-back, write-all
3、ocatewrite-back, write-allocateL3 cache organization 8192KB (8MB) shared by cores; 64B blocksUnified; 2048KB (2MB) shared by cores; 64B blocksL3 associativity16-way set assoc.32-way set assoc.; evict block shared by fewest coresL3 write policywrite-back, write-allocatewrite-back; write-allocate有限状态态
4、机(FSM) Cache 控制器q一个简单的一级cache的关键特征l直接映射l写回机制采用写分配策略l块大小为4个字（16个字节）l cache大小为16KB(1024 个块)l18位的标记位，10位的cache索引位，2位的块偏移位，2位的字节 偏移位，如果是组相联，还有重写位，有效位，以及LRU位Cache存储器中有一个 最新的备份- 因为这只有块的一个备份，所以写命中是不需要发送无效信号lShared 共享数据的多个备份可能被缓存 (例如，数据允许被缓 存到多个处理器上); 存储器中有一个最新的备份lInvalid same 总结总结 :提高Cache的性能 0. 降低cache命中的
5、时间l减小cache的容量l直接映射cachel减少块的容量l对于写操作- 没有写分配 没有cache 的“命中”, 只写到写缓冲- 写分配 为了避免2个 cycles (first check for hit, then write) ，流水 线写操作通过一个延迟的写缓冲写入cache 1. 降低缺失率l增大cache的容量l更灵活地放置块(提高关联度)l增大块的容量(16 to 64 bytes typical)lvictim cache 用一个小的缓冲来保持最近被丢弃的块总结总结 :提高Cache的性能2. 降低缺失代价l减少块的容量l用一个写缓冲去保持替换下来的被重写的块，所以在读之前
6、不必 等写操作完成 l对写缓冲(and/or victim cache) 的读缺失进行检查 may get lucky l对于大容量的块，首先取最关键的字l使用多级cache 2级 cache 不被CPU 时钟速率所束缚lfaster backing store/improved memory bandwidth (提高带 宽)- 更宽的总线- memory interleaving(交叉存储), DDR SDRAMs 总结总结 : Cache的设计设计 空间间q几个相互影响的方面l缓存大小l块大小l关联度l替换策略l写直达/写回l写分配q折中最好l依赖于访问特点- 工作量 - 使用 (指令-cache, 数据-cache, TLB快表)l依赖于技术 / 开销 q简单的设计更好关联联度缓缓存大小块块大小BadGoodLessMoreFactor AFactor B
