¿Cuál es el propósito de configurar la caché?
El propósito de configurar la caché es resolver el problema de la discrepancia de velocidad entre la CPU y la memoria y mejorar la velocidad de procesamiento del sistema informático.
1. Resuelva el problema de la discrepancia de velocidad entre la CPU y la memoria
La velocidad de acceso a la memoria principal siempre ha sido mucho más lenta que la velocidad de funcionamiento de la CPU, por lo que la capacidad de procesamiento de alta velocidad de la CPU no se puede utilizar por completo. La productividad de todo el sistema informático se ve afectada.
La caché es un chip entre la CPU y la memoria que puede acceder a información a alta velocidad. Es un puente entre la CPU y la memoria y se utiliza especialmente para resolver el problema de desajuste de velocidad entre ellas y optimizar el trabajo colaborativo entre ellas. La memoria y la CPU mejoran la velocidad de entrada y salida de datos de la CPU.
2. Mejorar la velocidad de procesamiento del sistema informático
En las microcomputadoras, la velocidad de la CPU es mucho mayor que la de la memoria cuando la CPU accede directamente a los datos de la memoria. , tiene que esperar un período determinado y la caché puede guardar una parte de los datos que la CPU acaba de usar o reciclar.
Si la CPU necesita volver a utilizar esta parte de los datos, se puede llamar directamente desde la caché. Esto evita el acceso repetido a los datos, reduce el tiempo de espera de la CPU y mejora enormemente el procesamiento. velocidad del sistema informático. Una computadora puede funcionar sin caché, pero será mucho más lenta.
El principio de la memoria caché
La memoria caché generalmente se compone de memoria de alta velocidad, memoria asociativa, circuitos lógicos de reemplazo y circuitos de control correspondientes. En un sistema informático con memoria caché, la dirección utilizada por el procesador central para acceder a la memoria principal se divide en tres campos: número de fila, número de columna y dirección de grupo.
Como resultado, la memoria principal se divide lógicamente en varias filas; cada fila se divide en varios grupos de unidades de almacenamiento; cada grupo contiene varias o docenas de palabras. La memoria de alta velocidad también se divide en filas y columnas de grupos de celdas de memoria. Tienen el mismo número de columnas y el mismo tamaño de grupo, pero el número de filas en la memoria de alta velocidad es mucho menor que el de la memoria principal.
La memoria asociativa se utiliza para la asociación de direcciones y tiene el mismo número de filas y columnas de unidades de almacenamiento que la memoria de alta velocidad. Cuando un grupo de unidades de almacenamiento de una determinada fila en una determinada columna de la memoria principal se transfiere a un grupo de unidades de almacenamiento vacío de la misma columna de la memoria de alta velocidad, la unidad de almacenamiento correspondiente a la memoria de asociación registra el número de fila de la grupo de unidades de almacenamiento transferido en la memoria principal.
Cuando el procesador central accede a la memoria principal, el hardware primero decodifica automáticamente el campo de número de columna de la dirección de acceso, para combinar todos los números de fila de la columna en la memoria asociativa con la fila de la Se comparan los campos numéricos de la dirección de acceso a la memoria principal: si son iguales, indica que la unidad de memoria principal a la que se accede ya está en la memoria de alta velocidad, lo que se denomina hit. El hardware asignará la dirección del acceso. memoria principal a la dirección de la memoria de alta velocidad y realizar la operación de acceso.
Si no son iguales, significa que la unidad no está en la memoria de alta velocidad, lo que se denomina fuera de destino. El hardware realizará la operación de acceso a la memoria principal y transferirá automáticamente la memoria principal. grupo de unidades de memoria donde se encuentra la unidad en la memoria de alta velocidad en el grupo de unidades de almacenamiento vacío en la columna y, al mismo tiempo, almacene el número de fila del grupo en la memoria principal en la unidad en la ubicación correspondiente en. La memoria asociativa.
Cuando ocurre una falla y no hay una posición vacía en la columna correspondiente de la memoria de alta velocidad, un determinado grupo en la columna se eliminará para dejar espacio para el grupo recién cargado. Esto se llama reemplazo. . Las reglas para determinar el reemplazo se denominan algoritmos de reemplazo. Los algoritmos de reemplazo más utilizados incluyen: método utilizado menos recientemente, método primero en entrar, primero en salir, método aleatorio, etc.