1、Cache的 出 现 是 基 于 两 种 因 素 ： 首 先 ， 是 由 于 CPU的 速 度 和 性 能 提 高 很 快 而 主存 速 度 较 低 且 价 格 高 ， 第 二 就 是 程 序 执 行 的 局 部 性 特 点 。 因 此 ， 才 将 速 度 比较 快 而 容 量 有 限 的 SRAM构 成 Cache， 目 的 在 于 尽 可 能 发 挥 CPU的 高 速 度 。 很 显然 ， 要 尽 可 能 发 挥 CPU的 高 速 度 就 必 须 CACHE用 硬 件 实 现 其 全 部 功 能 。 Cache与 主 存 之 间 可 采 取 多 种 地 址 映 射 方 式 ， 直 接 映
2、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
3、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。 Cache中 的 内 容 随 命 中 率 的 降 低 需 要 经 常 替 换 新 的 内 容 。 替 换 算 法 有 多 种 ，例 如 ， 先 入 后 出 (FILO)算 法 、 随 机 替 换 (RAND)算 法 、 先 入 先 出 (FIFO)算 法 、近 期 最 少 使 用 (LRU)
4、算 法 等 。 这 些 替 换 算 法 各 有 优 缺 点 ， 就 以 命 中 率 而 言 ，近 期 最 少 使 用 (LRU)算 法 的 命 中 率 最 高 。 浏 览 器 缓 存 缓 存 用 于 存 储 一 些 临 时 的 文 件 。 在 浏 览 网 页 的 过 程 中 ， 网 页 会 自 动 存 储 在 用户 的 硬 盘 上 。 下 次 再 浏 览 相 同 的 网 站 的 时 候 ， 系 统 会 自 动 从 硬 盘 中 调 出 该 网页 ， 既 节 省 了 时 间 也 减 少 了 网 络 的 交 换 。 用 户 可 以 自 行 设 定 缓 存 方 便 其 上 网的 需 要 。 电 脑 中
5、 还 存 在 高 速 缓 冲 存 储 器 和 硬 盘 缓 存 。 缓 存 的 种 类 ： 本 地 服 务器 缓 存 、 网 页 缓 存 、 硬 盘 缓 存 、 一 级 高 速 缓 存 、 二 级 高 速 缓 存 。 编 辑 本 段 简 单 理 解cache是 一 个 高 速 小 容 量 的 临 时 存 储 器 ， 可 以 用 高 速 的 静 态 存 储 器 芯 片 实 现， 或 者 集 成 到 CPU芯 片 内 部 ， 存 储 CPU最 经 常 访 问 的 指 令 或 者 操 作 数 据 。 cache的 基 本 原 理 CPU与 cache之 间 的 数 据 交 换 是 以 字 为 单 位
6、， 而 cache与 主 存 之 间 的 数 据 交 换是 以 块 为 单 位 。 一 个 块 由 若 干 定 长 字 组 成 的 。 当 CPU读 取 主 存 中 一 个 字 时 ，便 发 出 此 字 的 内 存 地 址 到 cache和 主 存 。 此 时 cache控 制 逻 辑 依 据 地 址 判 断 此字 当 前 是 否 在 cache中 ： 若 是 ， 此 字 立 即 传 送 给 CPU； 若 非 ， 则 用 主 存 读 周 期 把 此 字 从 主 存读 出 送 到 CPU， 与 此 同 时 ， 把 含 有 这 个 字 的 整 个 数 据 块 从 主 存 读 出 送 到 cache中 。 由 始 终 管 理 cache使 用 情 况 的 硬 件 逻 辑 电 路 来 实 现 LRU替 换 算 法
