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存儲器是分層次的，離CPU越近的存儲器，速度越快，每字節的成本越高，同時容量也因此越小。寄存器速度最快，離CPU最近，成本最高，所以個數容量有限，其次是高速緩存(緩存也是分級，有L1，L2等緩存)，再次是主存(普通內存)，再次是本地磁盤。

寄存器的速度最快，可以在一個時鐘周期內訪問，其次是高速緩存，可以在幾個時鐘周期內訪問，普通內存可以在幾十個或幾百個時鐘周期內訪問。

存儲器分級，利用的是局部性原理。我們可以以經典的閱讀書籍為例。我在讀的書，捧在手里(寄存器)，我最近頻繁閱讀的書，放在書桌上(緩存)，隨時取來讀。當然書桌上只能放有限幾本書。我更多的書在書架上(內存)。如果書架上沒有的書，就去圖書館(磁盤)。我要讀的書如果手里沒有，那么去書桌上找，如果書桌上沒有，去書架上找，如果書架上沒有去圖書館去找?？梢詫拇嫫鳑]有，則從緩存中取，緩存中沒有，則從內存中取到緩存，如果內存中沒有，則先從磁盤讀入內存，再讀入緩存，再讀入寄存器。

本系列的文章重點介紹緩存cache。了解如何獲取cache的參數，了解緩存的組織結構，了解cache對程序的影響，了解如何利用cache提升性能。

本文作為系列文章的第一篇，講述的如何獲取cache的組成結構和如何獲取cache的參數。

cache分成多個組，每個組分成多個行，linesize是cache的基本單位，從主存向cache遷移數據都是按照linesize為單位替換的。比如linesize為32Byte，那么遷移必須一次遷移32Byte到cache。 這個linesize比較容易理解，想想我們前面書的例子，我們從書架往書桌搬書必須以書為單位，肯定不能把書撕了以頁為單位。書就是linesize。當然了現實生活中每本書頁數不同，但是同個cache的linesize總是相同的。

所謂8路組相連( 8-way set associative)的含義是指，每個組里面有8個行。

我們知道，cache的容量要遠遠小于主存，主存和cache肯定不是一一對應的，那么主存中的地址和cache的映射關系是怎樣的呢?

拿到一個地址，首先是映射到一個組里面去。如何映射?取內存地址的中間幾位來映射。

舉例來說，data cache: 32-KB, 8-way set associative, 64-byte line size表示Cache總大小為32KB，8路組相連(每組有8個line)，每個line的大小linesize為64Byte,OK，我們可以很輕易的算出一共有32K/8/64=64 個組。

對于32位的內存地址，每個line有2^6 = 64Byte，所以地址的【0，5】區分line中的那個字節。一共有64個組。我們取內存地址中間6為來hash查找地址屬于那個組。即內存地址的【6，11】位來確定屬于64組的哪一個組。組確定了之后，【12，31】的內存地址與組中8個line挨個比對，如果【12，31】為與某個line一致，并且這個line為有效，那么緩存命中。

OK，cache分成三類：

直接映射高速緩存，這個簡單，即每個組只有一個line，選中組之后不需要和組中的每個line比對，因為只有一個line。

組相聯高速緩存，這個就是我們前面介紹的cache。 S個組，每個組E個line。

全相聯高速緩存，這個簡單，只有一個組，就是全相聯。不用hash來確定組，直接挨個比對高位地址，來確定是否命中?？梢韵胍娺@種方式不適合大的緩存。想想看，如果4M 的大緩存

描述一個cache需要以下參數：

• cache分級，L1 cache, L2 cache, L3 cache,級別越低，離cpu越近
• cache的容量
• cache的linesize
• cache 每組的行個數.

組的個數完全可以根據上面的參數計算出來,所以沒有列出來.Intel手冊中用這樣的句子來描述cache:8-MB L3 Cache, 16-way set associative, 64-byte line size ，如何獲取cache的參數呢,到了我們的老朋友cpuid指令,當eax為0x2的時候,cpuid指令獲取到cache的參數. 下面給出代碼:

我的電腦上運行結果如上圖,查看intel的手冊可知