Cache程序放在哪

程序局部性原理：CPU大多数时间在执行相同的指令或者与此相邻的指令

内存

动态随机存储器，DRAM，根据电容存储电荷的多少来代表0和1

与CPU数据吞吐量天差地别，内存是决定系统整体性能的瓶颈

Cache

可以通过一块小而快的存储器，放在CPU和内存之间，利用程序局部性原理，来缓解CPU和内存之间的性能问题，即Cache，高速缓存

Cache中存放了内存中一部分数据，CPU在访问内存时要先访问Cache，如果Cache中有需要的数据就直接从Cache中拿，没有就从内存中读取数据，并同时把这块数据放入Cache中

Cache构成：静态储存器，地址转换模式，Cache行替换

Cache把静态储存器和内存分成大小相同的行——Cache和内存交换数据的最小单位，多个行形成一组

Cache工作流程

1.CPU发出的地址由Cache的地址转换模块分成3段：组号，行号，行内偏移

2.Cache根据组号，行号查找静态存储器对应的行。如果命中，用行内偏移读取并返回数据给CPU，否则新分配一个新行并访问内存，把内存中对应的数据加载到Cache行并返回给CPU

3.没有新行，进入行替换逻辑，找出一个Cache行写回内存，腾出空间

Cache带来的问题

Cache一致性问题

1.一个CPU核心中的指令Cache和数据Cache的一致性问题

2.多个CPU核心各自的2级Cache的一致性问题

3.CPU的3级Cache与设备之间一致性问题

Cache的MESI协议

多核心Cache数据同步协议有MESI和MOESI

MESI协议定义了4种基本的状态：M（Modified 修改），E（Exclusive 独占），S（Shared 共享），I（Invalid 无效）

M修改（Modified）：当前Cache的内容有效，数据已经被修改而且与内存中的数据不一致，数据只在当前Cache里存在

E独占（Exclusive）：当前Cache中的内容有效，数据与内存中的数据一致，数据只在当前Cache里存在

S共享（Shared）：当前Cache中的内容有效，Cache中的数据与内存中的数据一致，数据在多个CPU核心中的Cache里面存在

I无效（Invalid）：当前Cache无效