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知识路径： > 计算机系统基础知识 > 硬件基础知识 > 存储系统 > 虚拟存储器基本工作原理、多级存储体系 > 高速缓存 >
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相关知识点：3个
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Cache的性能是计算机系统性能的重要方面。命中率是Cache的一个重要指标。Cache的设计目标是在成本允许的条件下达到较高的命中率，使存储系统具有最短的平均访问时间。设Hc为Cache的命中率，tc为Cache的存取时间，tm为主存的访问时间，则Cache存储器的等效加权平均访问时间ta为：
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ta=Hctc+（1-Hc）tm=tc+（1-Hc）（tm-tc）
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这里假设Cache访问和主存访问是同时启动的，其中，tc为Cache命中时的访问时间，（tm-tc）为失效访问时间。如果在Cache不命中时才启动主存，则：
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在指令流水线中，Cache访问作为流水线中的一个操作阶段，Cache失效将影响指令的流水。因此，降低Cache的失效率是提高Cache性能的一项重要措施。当Cache容量比较小时，容量因素在Cache失效中占有比较大的比例。降低Cache失效率的方法主要有选择恰当的块容量、提高Cache的容量和提高Cache的相联度等。
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Cache的命中率与Cache容量的关系是：Cache容量越大，则命中率越高，随着Cache容量的增加，其失效率接近0%（命中率逐渐接近100%）。但是，增加Cache容量意味着增加Cache的成本和增加Cache的命中时间。
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在多级Cache的计算机中，Cache分为一级（L1 Cache）、二级（L2 Cache）等，CPU访存时首先查找L1 Cache，如果不命中，则访问L2 Cache，直到所有级别的Cache都不命中，才访问主存。目前，CPU内的Cache通常为二级结构。通常要求L1 Cache的速度足够快，以赶上CPU的主频。L1 Cache的容量一般都比较小，为几千字节到几十千字节；L2 Cache则具有较高的容量，一般为几百字节到几兆字节，以具有足够高的命中率。
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