儲存器層次結構中基本的快取原理

2021-09-02 15:41:01 字數 544 閱讀 7843

對於作業系統,我們知道,越靠近cpu的儲存器,其儲存速度就會越來越快,如果將整個儲存系統視作乙個金字塔,cpu作為塔頂,那麼從上到下,訪問速度會越來越慢,但儲存容量越來越大,**越來越低,按照常用的儲存系統分類,分別為暫存器、快取記憶體、主存、磁碟,後面可能還有網路檔案等。

為了加快訪問速度,在每一層,儲存器會被劃分為連續的資料物件塊,一般大小是固定的(也有可能不同,比如遠端的html檔案),每一層的上一層都是作為該層的快取,因為上一層的訪問速度要快些,而儲存容量要小些,所以上一層的資料物件塊會少些。由於層與層之間是以資料物件塊為單位傳送,所以任意時刻上一層的快取都是下一層的子集。另外,為了彌補訪問時間上的短板,一般較低層(即遠離cpu)的儲存器都傾向於使用更大的塊。至於隨後的快取是否命中,以及快取不命中時採用哪種快取替換策略控制則就是另外一回事了。

補充:快取現象之所以如此「猖狂」,是因為程式具有區域性性,包括時間區域性性和空間區域性性。所謂時間區域性性,就是指在一定時間內,同一物件可能會被多次引用。而空間區域性性則是指在某段時間內,被引用的物件常常出現在某一集合範圍內。正是因為如此,快取才得以有用武之地,因為它把出現概率大的都暫存起來了。

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