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为什么内存连续用 CPU 缓存可以加速访问

2023-11-27 21:49:16  阅读:77  来源: 互联网

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内存连续性对于CPU缓存的加速访问是因为CPU缓存的工作原理以及计算机的数据访问模式。

计算机中的内存层次结构通常包括多级缓存和主内存。CPU缓存是位于CPU和主内存之间的一级或多级缓存,它的速度比主内存要快得多。CPU会将频繁访问的数据块从主内存加载到CPU缓存中,以提供更快的数据访问速度。

当CPU需要访问数据时,它会首先在CPU缓存中查找。如果数据在CPU缓存中已经存在(命中),那么CPU可以直接从缓存中获取数据,这个过程非常快速。然而,如果数据在CPU缓存中不存在(未命中),CPU就需要从主内存中获取数据,这个过程相对来说会比较慢。

内存连续性可以改善CPU缓存的命中率。当数据在内存中连续存储时,访问一个数据单元之后,缓存还会将该数据单位及其周围的数据单位也加载到缓存中(通常以缓存行为单位),以提高下一次访问命中的可能性。这是因为在一般情况下,程序的数据访问模式具有良好的局部性原则,即相邻的内存位置往往很可能在近期被访问到。而内存连续性能够更好地利用CPU缓存的预取功能,通过提前预取相邻的内存数据,从而减少了未命中(缓存失效)的情况,加速了数据的访问。

相比于随机分散的内存访问模式,内存连续提供了更好的局部性,减少了缓存未命中的次数,从而显著提升了数据访问的速度。因此,内存连续性能够利用CPU缓存的特性,加速数据的访问。

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