Cache 写策略：写直达、写回与替换算法
Cache 写策略：写直达、写回与替换算法 上一篇讲了 Cache 映射策略，解决的是“主存块能放到哪里”的问题。但 Cache 真正运行起来后，还会遇到另外两个非常现实的问题： 当 CPU 要修改数...
标签：组成原理
Cache 映射策略：直接映射、组相联与全相联
Cache 映射策略：直接映射、组相联与全相联 上一篇已经知道，Cache 能发挥作用，核心在于局部性原理。但如果继续往下问，就会遇到一个非常现实的问题： 主存里有那么多数据块，而 Cache 容量又...
Cache 基础：局部性原理与命中机制
Cache 基础：局部性原理与命中机制 前面已经讲到，CPU 和主存之间存在明显的速度鸿沟。CPU 很快，主存虽然已经不慢，但相对 CPU 来说仍然太慢。于是系统必须想办法降低这种差距对平均性能的伤害...
主存基础：RAM、ROM 与内存芯片组织
主存基础：RAM、ROM 与内存芯片组织 上一篇已经从整体上讲了存储层次，知道主存在整个系统中处于一个非常关键的位置：它比 Cache 大得多，又比外存快得多，是程序运行时最主要的工作区。 接下来要进...
存储系统层次：寄存器、Cache、内存与外存
存储系统层次：寄存器、Cache、内存与外存 前面讲 CPU 执行、流水线和性能指标时，已经反复碰到一个事实：很多时候真正拖慢程序的，并不是算不动，而是“拿数据太慢”。 这就会引出一个非常核心的问题：...
性能指标入门：时钟周期、CPI、吞吐量与加速比
性能指标入门：时钟周期、CPI、吞吐量与加速比 前面讲了流水线、分支预测和乱序执行，其实都在围绕同一件事努力：提升性能。但如果继续往下问，就会发现一个更基础的问题： 我们到底该用什么指标来描述“CPU...
分支预测与乱序执行：现代 CPU 的性能技巧
分支预测与乱序执行：现代 CPU 的性能技巧 前一篇讲流水线冒险时已经看到，真正拖慢现代 CPU 的，很多时候不是“不会执行指令”，而是： 后面的指令在等前面的结果； 前端不知道分支该往哪走； 某些阶...
流水线冒险：结构、数据与控制相关问题
流水线冒险：结构、数据与控制相关问题 上一篇讲了流水线为什么能提升性能，前提是假设流水线能一直平稳地推进：每个周期都能顺利进入下一阶段，没有阻塞、没有回退、没有错路。 但真实程序并不会这么配合。很快你...
流水线基础：为什么流水线能提升性能
流水线基础：为什么流水线能提升性能 前面已经知道，一条指令通常可以拆成取指、译码、执行、访存、写回等阶段。既然都已经拆开了，接下来一个非常自然的问题就是： 这些阶段能不能不要等上一条全走完，下一条才开...
控制器设计：硬布线控制与微程序控制
控制器设计：硬布线控制与微程序控制 前一篇讲数据通路时，我们已经反复提到一个角色：控制信号。因为数据通路虽然提供了各种可能路径，但真正决定“当前该走哪条路”的，是控制器。 于是问题就进一步落到了控制器...