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知识路径： > 计算机系统综合知识 > 计算机组成与体系结构 > 构成计算机的各类部件的功能及其相互关系 > 多级存储器体系 > Cache >
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相关知识点：4个
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使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。依据局部性原理，把内存中访问概率高的内容存放在Cache中，当CPU需要读取数据时就首先在Cache中查找是否有所需内容，如果有，则直接从Cache中读取；若没有，再从内存中读取该数据，然后同时送往CPU和Cache。如果CPU需要访问的内容大多都能在Cache中找到（称为访问命中），则可以大大提高系统性能。
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如果以h代表对Cache的访问命中率（“1-h”称为失效率，或者称为未命中率），t1表示Cache的周期时间，t2表示内存的周期时间，以读操作为例，使用“Cache+主存储器”的系统的平均周期为t3。则：
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系统的平均存储周期与命中率有很密切的关系，命中率的提高即使很小也能导致性能上的较大改善。
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例如，设某计算机主存的读/写时间为100ns，有一个指令和数据合一的Cache，已知该Cache的读/写时间为10ns，取指令的命中率为98%，取数的命中率为95%。在执行某类程序时，约有1/5指令需要存/取一个操作数。假设指令流水线在任何时候都不阻塞，则设置Cache后，每条指令的平均访存时间约为：
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（2%×100ns+98%×10ns）+1/5×（5%×100ns+95%×10ns）=14.7ns
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