caching - 高速缓存未命中，TLB未命中和页面错误

Question

有人可以清楚地解释我缓存未命中，tlb未命中和页面错误之间的区别，它们如何影响有效的内存访问时间？

Answer 1

让我逐步解释所有这些事情。

CPU生成逻辑地址，该逻辑地址包含page number和page offset。
page number用于索引page table，以获得相应的page frame number，一旦我们有了physical memory的页面框架(也称为主内存)，就可以应用page offset来获取正确的内存字。

为什么选择TLB(翻译后备缓冲区)

事实是，页表存储在physical memory中，有时可以很大，为，因此为了加快逻辑地址到物理地址的转换，我们有时使用TLB，，它由昂贵且更快的关联内存组成，因此，与其先进入页面表，不如进入TLB并使用page number索引到TLB，并获取对应的page frame number，如果找到了，我们完全避免使用page table(因为我们同时拥有page frame number和page offset)和形成physical address。

TLB 小姐

如果我们在page frame number中找不到TLB，则仅将其称为TLB miss，然后转到page table查找相应的page frame number。

TLB热门

如果我们在page frame number中找到了TLB，即TLB hit，则无需转到页表。

Page Fault

当物理内存中不存在正在运行的程序访问的页面时发生。这意味着页面存在于辅助存储器中，但尚未加载到物理存储器的框架中。

缓存命中

高速缓存内存是一种小型内存，其运行速度比物理内存快，并且我们总是在进入物理内存之前先进入高速缓存。如果我们能够在高速缓存内部的高速缓存存储器中找到相应的单词，则将其称为cache hit，我们甚至不需要去物理内存。

缓存小姐

只有当映射到cache memory不能找到缓存内的内存(称为block)的对应的block(类似于物理内存page frame的cache miss)之后，我们转到physical memory并完成所有通过page table或TLB的过程。

所以流程基本上是这样

1 。首先转到cache memory，如果它是cache hit，那么我们就完成了。

2 。如果它是cache miss，请转到步骤3。

3 。首先进入TLB，如果它是TLB hit，则使用形成的physical address进入物理内存，我们完成了。

4 。如果它是TLB miss，则转到page table以获取用于形成physical address的页面的帧号。

5 。如果未找到page，则为page fault。如果所有帧都被某个页面占用，则使用page replacement algorithms之一，否则只需将所需页面从secondary memory加载到physical memory帧即可。

尾注

我讨论的流程与虚拟缓存(进程之间更快但不可共享)有关，在物理缓存(进程较慢但可以在进程之间共享)的情况下，该流程肯定会改变。缓存可以通过多种方式解决。如果您愿意深入学习，请看看this和this。