ccache的原理主要基於快取(Cache)的工作機制,具體包括以下幾個方面:
局部性原理:
時間局部性:當一個數據被訪問後,未來很可能再次被訪問。
空間局部性:當一個數據被訪問時,其附近的數據也很可能被訪問。
利用這些特性,ccache通過在記憶體和CPU之間建立一個較小的、快速的存儲層來提高數據訪問效率。
快取結構:
塊和行:主存和快取都被分成固定大小的塊(或行),當CPU需要訪問數據時,會檢查快取中是否有對應的數據塊。如果沒有,則需要從主存中讀取並可能替換快取中的某個塊。
多級快取:包括L1、L2、L3等,其中L1快取通常內建於CPU晶片上,而L2和L3快取可能位於晶片外部。分立的指令快取和數據快取有助於提高流水線處理器的效率。
地址映射:
全相聯映射:每個主存塊可以映射到快取中的任何位置。
直接映射:每個主存塊映射到快取中的固定位置。
組相聯映射:主存被分成組,每組映射到快取中的一個位置。這種映射方式決定了快取的效率和大小。
替換算法:
當快取已滿且需要新的數據塊時,必須選擇一個現有的塊來替換。常見的替換算法包括最近最少使用(LRU)等。
寫策略包括寫回(當數據被修改時,先寫入快取,再異步寫回主存)和寫穿(直接從主存寫入快取,無需先寫入快取)。
ccache利用這些原理來提高程式的運行效率,通過在CPU和主存之間建立一個高效的臨時存儲層,減少了對主存的訪問次數,從而提升了整體的系統性能。