关于CPU寄存器和高速缓存的简单介绍

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关于CPU寄存器和高速缓存的简单介绍

2024-06-24 08:46| 来源: 网络整理| 查看: 265

关于CPU寄存器的简单介绍

最近浅显的学习了下这方面的知识,所以目前也想去总结一下

CPU除了控制器、运算器等器件还有一个重要的部件就是寄存器。其中寄存器的作用就是进行数据的临时存储。

CPU的运算速度是非常快的,为了性能CPU在内部开辟一小块临时存储区域,并在进行运算时先将数据从内存复制到这一小块临时存储区域中,运算时就在这一小快临时存储区域内进行。我们称这一小块临时存储区域为寄存器。

CPU读取指令是往内存里面去读取的,读一条指令放到CPU中,CPU去执行,对内存的读取速度比较慢,所以从内存读取的速度去决定了这个CPU的执行速度的。所以无论我们的CPU怎么去升级,但是如果这方面速度没有解决的话,其的性能也不会得到多大的提升

所以为了弥补这个缺陷,所以去添加了高速缓存的机制,A11只有两级高速缓存。这个时候就能弥补内存读写的速度了。

运行速度越快,做工肯定要越精良,所以成本会越高,所以容量肯定是需要有限制。

就拿iPhoneX 上面的ARM处理器A11举例子,它的1级缓存中的容量是64KB,2级缓存中的容量是8M。

我们读取指令的时候,就是PC寄存器指向谁就去执行谁,然后CPU会先去找映射表,如果发现高速缓存中有这个地址,那么就会去高速缓冲中去读取。

如果PC所指向的地址在高速缓存中找不到了会去内存中找,然后根据特定的替换策略就会将内存中的指令或者数据拷贝到内存中。

高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器, 由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小但速度比主存高得多, 接近于CPU的速度。

主要由三大部分组成:

Cache存储体:存放由主存调入的指令与数据块

地址转换部件:建立目录表以实现主存地址到缓存地址的转换

替换部件:在缓存已满时按一定策略进行数据块替换,并修改地址转换部件

关于静态存储芯片的介绍:

静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”,是指这种存储器只要保持通电,里面储存的数据就可以恒常保持。相对之下,动态随机存取存储器(DRAM)里面所储存的数据就需要周期性地更新。

关于静态存储芯片和动态随机存取存储器的具体区别

SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。而DRAM(Dynamic Random Access Memory)每隔一段时间,要刷新充电一次,否则内部的数据即会消失,因此SRAM具有较高的性能,功耗较小,但是SRAM也有它的缺点,即它的集成度较低,相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积,但是SRAM却需要很大的体积。同样面积的硅片可以做出更大容量的DRAM,因此SRAM显得更贵。



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