Re: [理工][OS]台大97 Cache

[BenLinus (班)]

※ 引述《charliejack (charliejack)》之銘言：
: (1)
: 有TLB
: Cache 使用virtually memory but phisical tagged cache
: 請問他是怎麼做Logic -> Phisical的轉換的

(1) virtually indexed, physically tagged cache

            virtual address
 ┌──────────────────┐
 └──────────────────┘
                    ↓

    virtual page number   | page offset
 ┌───────────┬──────┐
 └───────────┴──────┘
            ｜                    ｜
            ↓                    ↓
     TLB tag,     TLB index     cache index, block offset
 ┌───────┬───┐      ┌────┬─┐
 └───────┴───┘      └────┴─┘
           ｜                      ｜
           ↓                      ｜
           TLB                     ｜用virtual address的這段cache index
 用上面這段資訊,                   ｜可找到要讀取cache的哪一個entry
 (HIT時)可在TLB的某entry找到       ｜
 對應的data 就是                   ↓
 physical address tag —————→CACHE

   ↑
 把上面這個 tag 拉去跟 cache 的 tag field 比較,
 由 virtual index, physical address tag 來取得真正的 data。





 優點就是這樣只要一產生 virtual address 就可以馬上去讀 cache 的某 entry,
 然後再用 TLB 查得的 physical address tag 來看 cache 是否 hit。


 缺點呢, 如果說 cache 是用 direct-mapped, 那很明顯cache的size會有限制,
 就是不能超過 page offset (即page size的大小) 的 bit 數,
 畢竟它是用來找 cache entry 的, 超過的話後果可以想像吧 XD  找不到 entry;
 (似乎特意用 virtual 和 physical address 都相同的 page offset 部分?)


 但如果用 >1 associativity 又可以解決這個缺點,
 因為 entry 總數不變的情況下, 2way-associative CACHE size 可以變兩倍。




 而下面法2, 就是白算盤裡的方法,
 要等到 TLB 把 physical address 轉出來才能去 cache 讀 data,
 效能就差了一點。


: (2)普通狀況下的TLB是指
: logic page 到TLB -> change to phisical address
: 在到 cache 裡面 尋找 phisical address -> 找到相對應的Data
: So 在這裡的TLB 是Virtual->Physical cache是 Phisical->Data
: 這樣應該沒錯吧@@?
: Sorry 之前問過
: 還是不是很懂~"~
: 有沒有人願意解答0.0......

順便再補充一下 virtually addressed, virtually tagged cache;
它在讀取資料的過程中就不需要 TLB 的存在了...
TLB 的用意就是 page table 的 cache, 現在沒 address translation 所以...



優點:
   超快, virtual address 一出來馬上可以去 cache 找 data 看有沒有 hit

缺點:
1) page-level protection:
   就少了原本從 virtual address translatoin 到 physical address 的保護機制,
   (如limit register), 要克服這個問題就要想辦法增加額外的記錄資訊了。

2) 恐龍本裡有提到, 這樣在 process switch 時, cache 都要 flush 掉,
   因為不同的 processes 可能用到相同的 virtual address,
   但實際上要對到的是不同個 physical addresses; 解決方法是加上 pid。

3) 就是 aliasing, OS 跟 user program 可能用了兩個不同的 virtual addresses,
   不過卻是對到同一筆 physical address 的資料,
   因此 virtual cache 裡可能會有兩個 copy, 假設 OS 去修改這筆實體資料,
   user program 就會讀到錯誤的資料; 解決方法就是用 physical cache。



 以上是我的心得 @@ 希望沒有誤導到人 XD
 有錯請指正 ^^
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 1.160.131.80
推 max1147:推用心
※ 編輯: BenLinus        來自: 1.160.131.80         (02/15 06:33)
推 charliejack:感謝 我懂了概念了XD
推 dy957:請問virtually memory but phisical tagged  cache 的
→ dy957:TLB沒有被移除嗎?
→ BenLinus:沒有喔, 全virtual才不會用TLB
→ dy957:喔喔! 謝謝~
推 karaokstar:原PO超強 整理得很好 推