memory - 缓存行如何工作？

Question

我知道处理器通过缓存线将数据带入缓存，例如，在我的 Atom 处理器上，无论读取的实际数据大小如何，它每次都会带入大约 64 个字节。

我的问题是:

假设您需要从内存中读取一个字节，这 64 个字节将被带入缓存？

我可以看到的两种可能性是，要么 64 字节从感兴趣的字节下方最近的 64 字节边界开始，要么 64 字节以某种预定方式分布在字节周围(例如，一半下，一半以上，或以上全部)。

这是什么？

Answer 1

如果包含您正在加载的字节或字的缓存行尚未出现在缓存中，您的 CPU 将请求从缓存行边界开始的 64 个字节(您需要的最大地址是多个64)。

现代 PC 内存模块一次传输 64 位(8 字节)，in a burst of eight transfers ，因此一个命令会触发从内存中读取或写入完整的高速缓存行。 (DDR1/2/3/4 SDRAM 突发传输大小最高可配置为 64B；CPU 将选择突发传输大小以匹配其缓存线大小，但 64B 很常见)

根据经验，如果处理器无法预测内存访问(并预取)，则检索过程可能需要约 90 纳秒或约 250 个时钟周期(从 CPU 知道地址到 CPU 接收数据)。

相比之下，在现代 x86 CPU 上，L1 缓存中的命中具有 3 或 4 个周期的加载使用延迟，而存储重新加载具有 4 或 5 个周期的存储转发延迟。其他架构的情况类似。

进一步阅读:Ulrich Drepper 的 What Every Programmer Should Know About Memory .软件预取建议有点过时:现代硬件预取器更智能，超线程比 P4 时代要好得多(因此预取线程通常是一种浪费)。此外，x86标签 wiki 有很多关于该架构的性能链接。