verilog简易实现CPU的Cache设计 该文是基于博主之前一篇博客http://www.cnblogs.com/wsine/p/4661147.html所增加的Cache,相同的内容就不重复写了,可点击链接查看之前的博客. Cache结构 采用的是2-way,循环5遍的测试方式,和书本上一致,4个set Cache设计 首先在PCPU模块里面增加寄存器 在流水线MEM那一阶段如果是STROE或者LOAD指令更新cache 采取的替换策略是FIFO策略,在cache上面增加了一个位U 整个c

组相联映射方式 组相联映射方式 是全相联映射方式和直接相联映射方式的结合,结合两者的优点 · 方法:把Cache分为若干组,每组含有若干行. 组间直接映射,组内全相联映射. (图7) · 映射过程:(见图8) ① 存入Cache:快表标记中存放主存地址的区号及块号 (将块地址分为三部分:  · 块(行)地址  · 组号  · 标记(区号)) ② 检索: 根据访问主存地址的第二字段(组号),找到Cache中的相应组,读取该组 中的每一行标记字段与主存地址高位字段(区号)及块号比较(图8阴影区) 

cache原理: https://www.cnblogs.com/mikewolf2002/p/10984976.html cache的verilog实现 实现的cache是16k, 4way组相连cache,每个set是256 个cacheline,每个cacheline是16 byte,所以总的size是256*4*16=16k byte. 我们用23bit物理地址,如下图所示,低4位位cacheline内部的字节地址,因为cacheline size是16byte,所以用4位表示,因为每个

cache,高速缓存,其原始意义是指访问速度比一般随机存取内存(RAM)快的一种RAM,通常它不像系统主存那样使用DRAM技术,而使用昂贵但较快速的SRAM技术. 1.cache映射方式 cache中的数据就是物理内存中的数据的子集,那么对于物理内存的一个数据,根据cache中可以放置这个数据位置的多少,可以分为三种:①如果cache中只有一个位置可以容纳这个数据,则为直接映射的cache:②如果cache中有多个地方可以放置这个数据,它就是组相联的cache:③如果cache中的任何地方都可以

原帖地址: http://www.wowotech.net/memory_management/458.html?from=timeline 今天探究的主题是cache,我们围绕几个问题展开.为什么需要cache?如何判断一个数据在cache中是否命中?cache的种类有哪些,区别是什么? 为什么需要cache memory 在思考cache是什么之前我们首先先来思考第一个问题:我们的程序是如何运行起来的?我们应该知道程序是运行在 RAM之中,RAM 就是我们常说的DDR(例如 DDR3.DDR

前面简单介绍了row hammer攻击的原理和方法,为了更好理解这种底层硬件类攻击,今天介绍一下cpu的cache mapping: 众所周知,cpu从内存读数据,最开始用的是虚拟地址,需要通过分页机制,将虚拟地址转换成物理地址,然后从物理地址(默认是DRAM,俗称内存条)读数据:但内存条速度和cpu相差近百倍,由此诞生了L1\L2\L3 cache:cpu取数据时,会先从各个层级的cache去找,没有的再从内存取:那么问题来了,L3 cache里面有set.slice.line等模块将整个ca

前言 代码都是由 CPU 跑起来的,我们代码写的好与坏就决定了 CPU 的执行效率,特别是在编写计算密集型的程序,更要注重 CPU 的执行效率,否则将会大大影响系统性能. CPU 内部嵌入了 CPU Cache(高速缓存),它的存储容量很小,但是离 CPU 核心很近,所以缓存的读写速度是极快的,那么如果 CPU 运算时,直接从 CPU Cache 读取数据,而不是从内存的话,运算速度就会很快. 但是,大多数人不知道 CPU Cache 的运行机制,以至于不知道如何才能够写出能够配合 CPU Ca

为了以合理的价格,设计容量和速度满足计算机系统的需求,计算机体系结构设计者设计出了存储器的层次结构. "Cache-主存"和"主存-辅存"是最常见的两种层次结构. 常见的集中cache hierarchy的size与access time: 计算机运行的任何时刻都存在多个进程,每个进程都有自己的地址空间.如果为每个进程分配全部的地址空间,那系统的开销太大,而且很多进程也只是使用该地址空间内的一小部分. 虚拟存储器一种存储器共享技术,把物理内存的一部分拿出来让很多进程

近日,在体系结构的课程中,老师留了一个上机作业,为cache—主存—辅存三级调度模拟,要求如下: 实现三级存储体系的模拟调度程序 描述:CPU在cache访问数据块,若命中给出对应的cache实地址,若不命中在主存中查找,如果找到调入到cache中,若是cache已满使用LRU算法进行替换,采用写回法保持cache与主存的一致性.若是没有命中在辅存中查找,找到之后调入到主存,并更新cache. 实验要求: (1)主存的容量可以更改 (2)分配给程序的页面数可以更改 (3)Cache采用组相连映像

引言 为CPU提供足够的,稳定的指令流和数据流是计算机体系结构设计中两个永恒的话题.为了给CPU提供指令流,需要设计分支预测机构,为了给CPU提供数据流,就需要设计cache了.其实,无论是insn还是data,都需要访问存储器,所以从这个角度来说,cache需要承担更重要的角色. 本小节我们就分析一下or1200的cache部分的实现. 1,cache产生原因 还是那句话,研究一个东西,首先要了解其来龙去脉,cache也不例外. cache的出现是为了解决memory wall问题.由于cpu

得到了我的PC的cache参数如下: L1 Cache : 32KB , 8路组相连,linesize为 64Byte 64个组 L2 Cache:256KB 8路组相连,linesize为 64Byte 512个组 L3 Cache: 3MB 12路组相连,linesize为 64Byte 4096个组 1 .测试cache的linesize 代码看起来有点长,但是分成了3段.先看第一个测试,测试cache的linesize. 我们知道,cache的迁移是以linesize为单位的,所以,用户

存储器是分层次的,离CPU越近的存储器,速度越快,每字节的成本越高,同时容量也因此越小.寄存器速度最快,离CPU最近,成本最高,所以个数容量有限,其次是高速缓存(缓存也是分级,有L1,L2等缓存),再次是主存(普通内存),再次是本地磁盘. 寄存器的速度最快,可以在一个时钟周期内访问,其次是高速缓存,可以在几个时钟周期内访问,普通内存可以在几十个或几百个时钟周期内访问. 存储器分级,利用的是局部性原理.我们可以以经典的阅读书籍为例.我在读的书,捧在手里(寄存器),我最近频繁阅读的书,放在书桌上(缓

转载自:https://www.jianshu.com/p/2b51b981fcaf Cache entries 数据在主存和缓存之间以固定大小的”块(block)”为单位传递,也就是每次从main memory读取的最小数据的单元.每个块的大小可能是4,8,16 Bytes或其他值,不同的CPU不尽相同,目前的x86 CPU cache line基本都是64 bytes.通常,人们更习惯称之为cache行,或者cache line.根据前一篇文章的描述,每个cache line除了包含数据,还

一.全相连映像 主存中任何一个块均可以映像装入到Cache中的任何一个块的位置上.主存地址分为块号和块内地址两部分,Cache地址也分为块号和块内地址.Cache的块内地址部分直接取自主存地址的块内地址段.主存块号和Cache块号不相同,Cache块号根据主存块号从块表中查找.Cache保存的各数据块互不相关,Cache必须对每个块和块自身的地址加以存储.当请求数据时,Cache控制器要把请求地址同所有的地址加以比较,进行确认. 特点:灵活,块冲突率低,只有在Cache中的块全部装满后才会出现冲

ARM Cortex-A53 Cache与内存的映射关系以及Cache的一致性分析 题记:如果文章有理解不对的地方,欢迎大家批评指正,谢谢大家. 摘要:本文以Cortex-A53为例,首先分析Cache与内存隐射的直接.全相连.组相连等三种映像方式,以及Cache的命中流程.ARM CPU 扩展Trustzone功能后,内存也具有安全属性,相应的Cache也做了扩展,标志命中的内存地址是安全还是非安全的.针对CPU访问内存数据的Cache一致性问题,主要结合现行的Android标配TEE系统,介

卢本伟牛逼,写得很好 https://wudaijun.com/2019/04/cpu-cache-and-memory-model/ 本文主要谈谈CPU Cache的设计,内存屏障的原理和用法,最后简单聊聊内存一致性. 我们都知道存储器是分层级的,从CPU寄存器到硬盘,越靠近CPU的存储器越小越快,离CPU越远的存储器越大但越慢,即所谓存储器层级(Memory Hierarchy).以下是计算机内各种存储器的容量和访问速度的典型值. 存储器类型 容量 特性 速度 CPU寄存器 几十到几百Byt

综述 现在的CPU的速度远远高于现代存储器的速度所以出现了cache.按和CPU距离分为L1级和L2级(SM)等.这里主要记录一下自己对cache的工作方式的学习理解. cache工作方式 cahe是对内存数据的缓存从而加快CPU对数据的访问,那么前提肯定是之前从内存中读取过数据才会有缓存一说.那么该如何保证下次对同一块内存的访问时可以找到cache中的缓存呢?这就是cache的做工原理核心.先抛开cache的后续优化版本,从最简单的实现方式理解学习.最简单的就是使用 地址信息+data的key

Cache存储器 电脑中为高速缓冲存储器,是位于CPU和主存储器DRAM(Dynamic Random Access Memory)之间,规模较小,但速度很高的存储器,通常由SRAM(Static Random Access Memory 静态存储器)组成.它是位于CPU与内存间的一种容量较小但速度很高的存储器.CPU的速度远高于内存,当CPU直接从内存中存取数据时要等待一定时间周期,而Cache则可以保存CPU刚用过或循环使用的一部分数据,如果CPU需要再次使用该部分数据时可从Cache中直接

http://blog.chinaunix.net/uid-26817832-id-3244916.html   1. Cache Cache一词来源于法语,其原意是"藏匿处,隐秘的地方",而自从被应用于计算机科学之后,就已经成为了英语中的一个计算机体系结构专有名词. Sun Microsystems的前首席科学家Billy Joy,作为BSD unix,csh,vi,NFS,java,TCP/IP等的发明者,他曾经说过,在计算机科学领域,如果没有了cache的发明,其他的一切发明都将

作者: Fabian “ryg” Giesen  来源: infoq 参考原文:http://fgiesen.wordpress.com/2014/07/07/cache-coherency/ 本文是RAD Game Tools程序员Fabian “ryg” Giesen在其博客上发表的<Cache coherency primer>一文的翻译,经作者许可分享至InfoQ中文站.该系列共有两篇,本文系第一篇. 我计划写一些关于多核场景下数据组织的文章.写了第一篇,但我很快意识到有大量的基础知识

Cache的原理.设计及实现 前言 虽然CPU主频的提升会带动系统性能的改善,但系统性能的提高不仅仅取决于CPU,还与系统架构.指令结构.信息在各个部件之间的传送速度及存储部件的存取速度等因素有关,特别是与CPU/内存之间的存取速度有关. 若CPU工作速度较高,但内存存取速度相对较低,则造成CPU等待,降低处理速度,浪费CPU的能力. 如500MHz的PⅢ,一次指令执行时间为2ns,与其相配的内存(SDRAM)存取时间为10ns,比前者慢5倍,CPU和PC的性能怎么发挥出来? 如何减少CPU与内