caching - 2 计算机基础问题

Question

问题 1:

内部寄存器和内部缓存到底存在哪里？据我了解，当程序加载到主内存中时，它包含文本部分、堆栈、堆等。但是，寄存器是位于主存的固定区域中，还是物理上位于 CPU 上而不驻留在主存中？这也适用于缓存吗？

问题 2:

设备 Controller 到底如何使用直接内存访问而不使用 CPU 在本地缓冲区和主内存之间调度/移动数据？

Answer 1

基本答案:

1. CPU registers直接在CPU上。 L1、L2 和 L3 caches通常是在芯片上；但是，它们可能在多个内核或处理器之间共享，因此它们并不总是“物理上位于 CPU 上”。然而，它们也从来不是主内存的一部分。一般原则是，内存距离 CPU 越近，速度越快、成本越高(因此也越小)。高速缓存中的每个项目都有一个与其关联的特定主内存地址(但是，同一插槽可以在不同时间与不同地址关联)。然而，寄存器和主存之间没有直接关联。这就是为什么如果您在 C 中使用 register 关键字(并非经常需要，因为编译器通常是更好的优化器)，则不能使用 & 运算符。
2. DMA Controller 直接执行传输。 CPU 监视总线，以便知道何时“在其背后”进行更改，从而使其缓存失效。