効果的なCPUキャッシュシステムの設計には、さまざまな計算を理解し、業界標準に付着し、パフォーマンスのトレードオフのバランスをとることが含まれます。 適切なキャッシュ設計は、プロセッサの効率と速度を大幅に向上させることができます。

キャッシュ・デザインにおける計算

主要な計算には、キャッシュサイズ、ブロックサイズ、および非塩素率を決定するものが含まれます。これらの要因は、ヒット率と全体的なパフォーマンスに影響します。総キャッシュサイズは、ブロックサイズでブロックの数を乗じることによって計算されます。アソチャティビティは、データブロックが何箇所に存在するかに影響を与え、アクセス速度と競合のミスに影響を与えます。

例えば、平均メモリアクセス時間(AMAT)は、式を使用して推定できます。

[]AMAT = ヒット時間 + ミス率 × ミスペナルティ]

規格・業界ガイドライン

JEDECメモリ標準では、キャッシュメモリモジュールや構成のガイドラインを提供します。これらの基準は、異なるハードウェアプラットフォーム間での互換性とパフォーマンスの最適化を保証します。電圧レベル、タイミング、および物理的な寸法などのパラメータを指定します。

パフォーマンストレードオフ

キャッシュシステムの設計には、いくつかの要因のバランスが伴います。キャッシュサイズの増加は、見逃し率を減らすことができますが、より高いレイテンシとコストにつながる可能性があります。より高いアソチャリティは、ヒット率を向上させますが、ハードウェア設計を複雑化し、アクセス時間を増加させます。ブロックサイズは空間の局性に影響を与え、効率を転送します。

  • キャッシュサイズ
  • アスソシアチブ
  • ブロックサイズ
  • レイテンシー
  • コスト