YT204001-JL

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厦门航拓电气有限公司  
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高速缓冲存储器的容量一般只有主存储器的几百分之一，但它的存取速度能与*处理器相匹配。根据程序局部性原理，正在使用的主存储器某一单元邻近的那些单元将被用到的可能性很大。因而，当*处理器存取主存储器某一单元时，计算机硬件就自动地将包括该单元在内的那一组单元内容调入高速缓冲存储器，*处理器即将存取的主存储器单元很可能就在刚刚调入到高速缓冲存储器的那一组单元内。于是，*处理器就可以直接对高速缓冲存储器进行存取。在整个处理过程中，如果*处理器绝大多数存取主存储器的操作能为存取高速缓冲存储器所代替，计算机系统处理速度就能显着提高


CPU在Cache中找到有用的数据被称为命中，当Cache中没有CPU所需的数据时（这时称为未命中），CPU才访问内存。从理论上讲，在一颗拥有2级Cache的CPU中，读取L1Cache的命中率为80%。也就是说CPU从L1Cache中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从L2Cache读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取L2的命中率也在80%左右（从L2读到有用的数据占总数据的16%）。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。在一些高端领域的CPU中，我们常听到L3Cache，它是为读取L2Cache后未命中的数据设计的—种Cache，在拥有L3Cache的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。
 
为了保证CPU访问时有较高的命中率，Cache中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法是“较近较少使用算法”（LRU算法），它是将较近一段时间内较少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器，LRU算法是把命中行的计数器清零，其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值较大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出Cache，提高Cache的利用率。
 
Cache的替换算法对命中率的影响。 当新的主存块需要调入Cache并且它的可用空间位置又被占满时，需要替换掉Cache的数据，这就产生了替换策略（算法）问题。根据程序局部性规律可知：程序在运行中，总是频繁地使用那些较近被使用过的指令和数据。这就提供了替换策略的理论依据。 替换算法目标就是使Cache获得较高的命中率。Cache替换算法是影响代理缓存系统性能的一个重要因素，一个好的Cache替换算法可以产生较高的命中率。常用算法如下：
 

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