前言
本文是《超标量处理器设计》一书第2章学习笔记, 书很不错，感谢作者
最早的CPU是不需要Cache的。例如8088，那时的CPU频率直有几MHz而已，可能CPU的存取时间还不如内存快，但万万没想到CPU同学是一个潜力股，根据摩尔定律CPU的速度越来越快，而存储器的发展明显跟不上节奏，最终导致CPU和存储器的速率相差太大，如果不想一个办法，存储器这个短板恐怕要拖垮整个木桶。
正文
Why need Cache?
Cache的设计就是为了弥补CPU与存储器传输速率的差距。Cache的存在离不开这样一个理论：如果一个数据现在被访问了，那么它和他周围的数据在以后可能还会被访问。Cache作为CPU的中转站，在速度上CPU > Cache > Main Memory > Disk，让CPU现在Cache中查找需要的数据和指令，如果找不到了在去Memory或者Disk中找，这样就比每次都去Memory中找要好很多，因此Cache的命中率至关重要。
What is Cache?
现在处理器中设计了多级Cache，紧挨着处理器的那一级Cache要保证“快” ，剩下的Cache要保证“全”（当然都是指尽可能的做到这样）。
Cache主要有Tag和Data两部分组成，Data用来保存一片连续地址的数据，Tag来存储这片连续数据的公共地址。一个Tag和它对应的所有Data组成一个Cache line，Cache line中的数据部分成为数据块，如果一个数据可以存储在Cache中的多个地方，这些被同一个地址找到的多个Cache line成为Cache Set(如果不理解Cache Set可以先好好理解组相连)。
Cache有3种组成方式：
- 直接映射：主存一个字块只能映射到Cache的一个字块。
- 全相连：数据可以放在任意Cache line。
- 组相连：一个数据可以放在n个位置，成为n路组相连。
现代处理器的TLB多采用全相连结构，普通的I-Cache和D-Cache采用组相连结构，下面简单说一下这种方式。一个内存地址可以划分成Tag、Index、Block Offset三部分，Index用来对Cache进行寻址，可以得到对应的Cache Set，Tag对Cache Set进行寻址，来确定其中那个Cache line是要找的那个，如果没找到，说明数据不在Cache中，就会产生一个缺页异常。
就写到这吧，Cache详细写要耗费很多功夫，下面提供我当初学习的脑图笔记，如果感兴趣可以阅读《超标量处理器》第二章原文或者其他资料，如果你有好的资料或想法希望你也可以分享给我。
脑图
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