Quelle est la base de l’utilisation du cache pour améliorer les performances du système ?

La base de l'utilisation du cache pour améliorer les performances du système est le principe de localité du programme. Lorsque le processeur a besoin de lire des données, il recherche d'abord dans le cache s'il contient le contenu requis. Si tel est le cas, il le lit directement dans le cache. Si la plupart du contenu auquel le processeur doit accéder se trouve dans le cache (appelé accès), les performances du système peuvent être considérablement améliorées.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

La base de l'utilisation du cache pour améliorer les performances du système est le principe de localité du programme. Sur la base du principe de localité, le contenu présentant une probabilité d'accès élevée dans la mémoire principale est stocké dans le cache. Lorsque le processeur a besoin de lire des données, il recherche d'abord dans le cache s'il contient le contenu requis. Si tel est le cas, il le lit directement dans le cache. Sinon, il lit les données dans la mémoire principale et les envoie ensuite au cache. CPU et cache en même temps. Si la plupart du contenu auquel le processeur doit accéder se trouve dans le cache (appelé accès), les performances du système peuvent être considérablement améliorées.

Le cycle de stockage moyen du système est étroitement lié au taux de réussite. Même une légère augmentation du taux de réussite peut entraîner une amélioration importante des performances.

Une fois que le processeur a émis une demande d'accès à la mémoire, l'adresse mémoire est d'abord envoyée au contrôleur de cache pour déterminer si les données requises sont déjà dans le cache. En cas d'accès direct, le cache est accessible. Ce processus est appelé mappage d'adresses de cache. Les méthodes de mappage courantes incluent le mappage direct, le mappage associatif et le mappage associatif de groupe.

Après un échec d'accès dans la mémoire cache, les données correspondantes doivent être lues dans le processeur et le cache en même temps. Mais une fois que le cache est plein de données, les nouvelles données doivent éliminer certaines anciennes données du cache. Les algorithmes d'élimination les plus couramment utilisés sont l'élimination aléatoire, le premier entré, premier sorti (FIFO) et l'élimination la moins récemment utilisée (LRU).

Comme il est nécessaire de s'assurer que les données mises en cache dans le cache sont cohérentes avec le contenu de la mémoire principale, l'opération d'écriture du cache est plus compliquée que l'opération de lecture. Les méthodes suivantes sont couramment utilisées :

(1)Écrivez. Lors de l'écriture dans le cache, les données sont réécrites simultanément dans la mémoire principale, ce qui est parfois appelé écriture directe.

(2) Répondez. Une fois que le processeur a modifié une certaine ligne dans le cache, les données correspondantes ne sont pas immédiatement écrites dans l'unité de mémoire principale, mais sont réécrites dans la mémoire principale lorsque la ligne est éliminée du cache.

(3) Notation. Définissez un bit valide pour chaque donnée dans le cache. Lorsque les données entrent dans le cache, le bit valide est mis à 1 ; lorsque le CPU souhaite modifier les données, il lui suffit de les écrire dans la mémoire principale et de remettre le bit valide à 0 en même temps. Lorsque vous souhaitez lire des données depuis le cache, vous devez tester son bit valide : s'il est 1, récupérez le numéro directement depuis le cache, sinon récupérez le numéro depuis la mémoire principale.

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