缓存冲突(Cache Conflict)

这张图解释了缓存冲突(Cache Conflict) 的概念,即当两个不同的数据块被映射到缓存中的相同位置(或行)时,可能会发生的冲突未命中(Conflict Miss)。

图的关键内容

  1. 缓存冲突的定义

    • 图中的问题是:如果两个数据块在缓存中重叠到同一个位置怎么办?
    • 这种情况称为缓存冲突,具体表现为:相同的索引(Index),但标记(Tag)不同
  2. 地址序列示例

    • 例子中有三个地址:
      • 0xDEADBEEF
      • 0xFEEDBEEF
      • 0xDEADBEEF
    • 从二进制地址分解可以看出,虽然它们的**索引位(Index)相同,但它们的标记位(Tag)**不同。
    • 这意味着这些地址映射到了缓存的同一行,但它们的数据内容不同。
  3. 冲突未命中(Conflict Miss)

    • 0xDEADBEEF 被再次访问时,缓存会产生一个冲突未命中
    • 冲突未命中 并不是强制性未命中(Compulsory Miss),因为 0xDEADBEEF 已经访问过,不是第一次被访问。
    • 这也不是容量未命中(Capacity Miss),因为缓存中有足够的空间容纳这些数据块。
    • 这种情况发生是因为相同索引的不同数据块(标记不同)需要存储在同一行,导致相互替换。

关键概念解释

  • 冲突未命中(Conflict Miss)

    • 这是缓存系统中特有的一种未命中类型,发生在组相联或直接映射缓存中。
    • 当多个不同的数据块映射到同一缓存行时,就会导致替换和未命中。
    • 增加组相联数(更多的 "Way")可以减少冲突未命中的发生。
  • 强制性未命中(Compulsory Miss)

    • 又称冷启动未命中,是指一个数据块第一次加载到缓存时产生的未命中。
  • 容量未命中(Capacity Miss)

    • 当缓存空间不足以存储所有需要的数据块时,即使不存在冲突,仍然会因为容量不足而发生未命中。

总结

在图中的例子里,0xDEADBEEF 的访问出现冲突未命中,因为 0xDEADBEEF0xFEEDBEEF 尽管有相同的索引,但它们的标记不同,导致需要占用相同的缓存行。这样的问题在直接映射和低组相联缓存中尤其常见。

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