Caching 了解缓存和块大小

一个简短的问题，以确保我理解“块”背后的概念及其在缓存中的用法

如果我有一个小的缓存，每个缓存包含4个字的4个块。假设它也直接映射。如果我尝试访问内存地址2处的一个字，那么包含字0-3的块会被带到缓存的第一个块位置，还是会带进字2-5

我想我的问题是“块”在内存中是如何存在的。当访问一个值并触发缓存未命中时，CPU是从内存中访问的值开始加载一个块的数据（4个字），还是计算内存中该字所在的块并将该块取而代之

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如果这个问题很难理解，我可以提供我试图解释的图表。

通常缓存被组织成“缓存线”（或者，如您所说的块）。缓存的内容需要关联寻址，也就是说，通过使用请求地址的某些部分来访问（如果愿意的话，可以使用“查找表键”）。如果缓存使用1个字的块大小，则整个地址（其中的所有N位）将是“键”。每个单词都可以按照刚才描述的粒度访问

然而，这种关联密钥匹配过程是非常硬件密集型的，并且是设计复杂性（使用的门）和速度（如果您想使用更少的门，则在权衡中会受到速度的影响）的瓶颈。当然，在某些情况下，您不能通过牺牲速度（访问所需元素的延迟）来最小化门的使用，因为缓存的全部目的是为了快速

因此，折衷的方式有点不同。缓存被组织成块（缓存“行”或“行”）。每个块通常从与缓存线大小相对应的2^N对齐边界开始。例如，对于128字节的缓存线，缓存线密钥地址的底部七位中始终有0（2^7=128）。这有效地消除了我们前面提到的地址匹配复杂性中的7位。另一方面，每当由于“缓存未命中”而“需要”缓存线的任何部分时，缓存就会将整个缓存线读取到缓存内存中——地址“键”在关联内存中找不到

现在，看起来，如果你需要128字节缓存线中的126字节，你会在相当长的一段时间里摆弄你的拇指，等待缓存块被读入。为了适应这种情况，缓存填充可以从“关键缓存地址”（处理器完成当前提取周期所需的字）开始。这使得CPU能够非常快速地运行，而高速缓存控制单元则继续前进——通常是通过以模N方式逐字（其中N是高速缓存线大小）将数据读取到高速缓存内存中

旧的MPC5200 PowerPC数据手册很好地描述了这种关键字缓存填充顺序。我相信它也在其他地方使用

嗯。。。乔古斯托