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Cache的一般设计
时间相关性：如果一个数据被访问了，以后很有可能被访问
空间想关性：如果一个数据被访问了，那么它周围数据再以后也可能被访问
sram，dram，disk，flash都可以做cache
L1 cache----sram
指令cache（icache）：一般都是读取
数据cache（dcache）：读取和写入，支持每周期有多条load/store指令访问
cache有tag和data两部分组成。tag是公共地址，data是一片连续地址的数据
chache line：一个tag和它对应的所有数据组成的一行称为一个cache line
cache set：一个数据可以存储在cache中多个地方，这些被同一个地址找到的多个cache line 称为cache set。
影响cache miss的三个条件，称为3C定理：
1，compulsory强制性，第一次访问肯定miss，可以用预取方法来降低
2，capcity容量，容量越大，命中率越高，但面积也会增加
3，conflict冲突：多个数据映射到cache中同一个位置。解决方式有组相联，victim cache
cache的组成方式：
直接映射：易产生冲突，如两个index相同但是tag不同的地址交互访问，会一直miss
全相连：
数据可以放在任意一个cache line中，直接用整个cache中tag进行比较，没有index。直接用存储器内容来寻址，这就是内容寻址存储器（CAM），cam来存储tag值，普通的sram来存储数据。
TLB和victim cache多采用全相连结构
组相连：如果一个数据可以放在n个位置，则称为n路组相连
如上图：用index对chache进行寻址，可以得到两个cache line，这两个cache line称为一个cache set。根据tag比较结果才确定哪个cacheline。缺点是延迟会较直接映射大，有时会进行流水线，减少处理器周期时间影响，会导致load指令延迟增大。优点是显著减少了cache miss。
一般tag和data是分开放置的，tag sram和data sram，分两种访问方式：
1，串行访问，先访问tag，根据tag比较结果再去访问data sram
2，并行访问，tag部分的某个地址被读取同时，这个地址对应data也会被读取出来，送到多路选择器，根据tag比较结果，选出对应data block，根据block offset的值，选择出合适的字节。选择字节过程称为数据对齐。
Icache修改：将改写的指令作为数据写道dcache，然后将dcache中内容写入l2 cache（指令和数据共享），并将Icahce中所有内容置为无效，重新从l2 cache取指令到icache。
dcache写入
写通 write through：数据写到dcache，也写到下级存储器中
写回 write back：store指令，数据只写到dcache中，做dirty标记，只有当cache 中dirty line被替换时，才写到下级存储器中。优点是快，缺点是数据不一致
写分配 write allocate：如果发生write miss，会首先从下级存储器中将miss的地址对应的整个数据块data block 取出来，然后将要写入到d-cache中的数据合并到这个数据块中，最后将这个被修改过的数据块写到dcache中。
写不分配 Non-write allocate：当地址不在d-cache中，发生write miss，将数据直接写到下级存储器中，不写到d-cache中。
写通和写不分配的流程：
cache的替换策略：LRU和随机替换
提高cache的性能：
写缓存
流水线
多级结构
victim cache
全相联，容量比较小，与cache存在互斥的关系。
预取
一般采用多端口bank访问，会引起bank冲突，地址两个，但是数据不用两个。