一、iCache和dCache是什么?
iCache 和 dCache 都是处理器缓存中的一部分,它们分别负责指令和数据的缓存。
iCache 是用于缓存指令的一种高速缓存,存储的是 CPU 中需要执行的机器指令。
dCache 是用于缓存数据的一种高速缓存,存储的是 CPU 执行程序运算时需要访问的数据。
二、iCache和dCache的工作原理
iCache和dCache的工作原理都很相似,但仍有一些区别。
iCache 在取指令时,会先检查它所需的指令是否存在缓存中。如缓存可以满足,处理器则从缓存中读入指令。如果缓存里没有需要的指令,那么就从主存中取出指令,并将其存入到缓存中。
dCache 在读取数据时,也是检查缓存中是否缓存有所需数据,如果有,就直接从缓存中读取数据。如果没有,则从主内存中读取并存入到缓存中。
三、iCache和dCache的优化
1. 并行度优化
iCache和dCache 在现代处理器中是可以并行执行的。例如,在主处理器中采用一个FIFO队列,多个线程可以同时在高速缓存中查找指令或数据。
2. 数据预取
预取在现代处理器中也是一种重要的优化技术,它可以通过向高速缓存中预先读取一些指令或数据来提高命中率,减少内存访问的次数。
3. Cache的分组
Cache 的缓存大小基本上是有限的。对于深度学习等大内存模型数据,缓存大小较小的Cache容易导致示例操作,提高了内存延迟。为了解决这一问题,现代cache 会采用多级cache的设计方式。对于iCache和dCache而言,这就是分组。通过分组,处理器可以读取多个Cache行,以增加Cache中可用的指令和数据。
四、示例代码
1. iCache优化示例
void fetch()
{
//检查cache
if(iCache.hit())
{
//在cache中找到指令
iCache.read();
}
else
{
//从内存中读取指令
iCache.write();
}
}
2. dCache优化示例
void loadData()
{
//检查cache
if(dCache.hit())
{
//在cache中找到数据
dCache.read();
}
else
{
//从内存中读取数据
dCache.write();
}
}
3. Cache分组示例
void prefetch()
{
//分组读取
for(int i = 0; i < group_size; i++)
{
//检查cache
if(iCache.hit())
{
//在cache中找到指令
iCache.read();
}
else
{
//从内存中读取指令
iCache.write();
}
}
}