Quel est le principe du mécanisme de cache ?

Le principe du mécanisme de cache est décrit en cinq étapes : « principe de localité », « structure du cache », « cache hit et cache miss », « stratégie de remplacement » et « stratégie d'écriture » : 1. Le principe de localité, en utilisant le principe de localisation des données accessibles par le programme ; 2. Structure du cache, le cache est généralement composé de cache à plusieurs niveaux, chaque niveau a des caractéristiques de capacité et de vitesse différentes 3. Cache hit et cache miss, lorsque le processeur a besoin de lire ou d'écrire ; Lorsque les données sont saisies, le niveau de cache le plus proche sera d'abord vérifié ; 4. Stratégie de remplacement Si un échec de cache se produit, les données sont chargées de la mémoire principale vers le cache, etc.

Le système d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 10, ordinateur Dell G3.

Le mécanisme de cache (Cache) est une hiérarchie de stockage située entre le CPU et la mémoire principale pour améliorer la vitesse et l'efficacité de l'accès aux données. Il réduit la fréquence de lecture des données de la mémoire principale en conservant une copie de certaines données plus près du processeur.

Le principe du mécanisme de cache peut être simplement décrit comme les étapes suivantes :

1. Principe de localité : Le cache profite du principe de localité de l'accès du programme aux données. Lors de l’exécution d’un programme, il existe généralement une localité temporelle et une localité spatiale. La localité temporelle signifie que les données consultées sont susceptibles d'être consultées à nouveau dans un avenir proche ; la localité spatiale signifie que les données proches des données consultées sont susceptibles d'être consultées à nouveau dans un avenir proche.

2. Structure du cache : le cache se compose généralement de plusieurs niveaux de cache, chaque niveau ayant des caractéristiques de capacité et de vitesse différentes. De manière générale, plus le cache est proche du CPU, plus la capacité est petite et plus il est rapide. Les plus courants sont le cache L1, le cache L2 et le cache L3.

3. Cache Hit vs Cache Miss : lorsque le processeur a besoin de lire ou d'écrire des données, il vérifie d'abord le niveau de cache le plus proche (par exemple, le cache L1). Si les données requises se trouvent déjà dans le cache, un accès au cache se produit et le processeur peut lire ou écrire les données directement à partir du cache sans accéder à la mémoire principale. Si les données requises ne sont pas dans le cache, un échec de cache se produit et le processeur doit charger ou réécrire les données depuis la mémoire principale.

4. Stratégie de remplacement : lorsqu'un échec de cache se produit, les données doivent être chargées de la mémoire principale dans le cache. En raison de la capacité limitée du cache, lorsque le cache est plein, un bloc de données de remplacement doit être sélectionné. Les stratégies de remplacement courantes incluent le remplacement le moins récemment utilisé (LRU), le premier entré, premier sorti (FIFO) et le remplacement aléatoire.

5. Stratégie d'écriture : lorsque le processeur écrit des données, il peut utiliser différentes stratégies d'écriture. Les stratégies d'écriture courantes incluent Write Back et Write Through. La stratégie de réécriture stocke temporairement les modifications des données dans le cache et ne sera réécrite dans la mémoire principale que lorsque les données seront remplacées à partir du cache ou lues par le processeur. La stratégie d'écriture directe nécessite que la mémoire principale soit immédiatement mise à jour ; pour chaque opération d'écriture.

Grâce à ces principes et technologies, le mécanisme de cache peut améliorer considérablement les performances des systèmes informatiques, réduire le nombre d'accès à la mémoire principale et accélérer l'accès aux données.

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