cache 写回策略

写回策略

主要分两种： 
写回（write back ）和 写通（write through）

1. write back

只有在一个cache行被选中替换回主存时，如果cache 行的数据是修改过的（dirty），才将它写回主存。

这种策略，要在Cache中设置一个脏位（dirty bit），用来表示缓存中的cache 行是否被修改过。

如果 一个内存块在加载到Cache后未被修改过，Cache直接把该cache行设置为无效。不需要把数据写回主存，这样可以有效降低从Cache到主存的写次数。

2.write through

写通是指，每当Cache收到写数据（store）指令时，若写命中，则CPU会同时将数据写到Cache和主存。

如果写不命中：

• 写分配，只在数据写不命中产生作用，即，给数据分配一个cache line 。先在主存块中更新到主存中，然后分配一个cache行，将数据写到Cache中。
• 这种方式充分利用了空间局部性，但每次写不命中都要从主存读一个块到Cache中，增加了 读主存 的开销。
• 非写分配： 
  直接把数据写回主存而不加载数据到缓存。 
  这种方式可以减少 读主存的时间，没有利用好空间局部性。

比较：

现在系统中，写回策略设置了写缓冲器，减少了访问主存的次数，但是写通方式设计比较容易，维护数据的一致性跟简单。

下面用wiki的两流程具体解释一下：

1. WB（write back）+WA（write allocation） 
    
   若存在缓存，即CPU先访问缓存， 
   1.当请求是读请求时，若命中，直接返回其数据；当未命中时，先再缓存中分配一个缓存快，判断当前缓存块是不是脏数据（被修改过的数据），如果是，将之前的数据写回下一级存储中，如果不是脏数据，直接从下一级存储中读到cache块中，修改dirty位为，clean（未被修改）；返回数据。

   2.当请求是写请求时，若命中，直接将新数据写入缓存，并且标记dirt位为，dirty（被修改）；若未命中，分配一块缓存块，，判断当前缓存块是不是脏数据，如果是，将之前的数据写回下一级存储中，如果不是脏数据，直接从下一级存储中读到cache块中，将新数据写入缓存块，并标记为dirty。

   完成访问。DONE
   

   • 1
   • 2

2. WT（write through )+WN(write no allocation) 
   

   1.解释与wb类似

   写回策略

   主要分两种： 
   写回（write back ）和 写通（write through）

   1. write back

   只有在一个cache行被选中替换回主存时，如果cache 行的数据是修改过的（dirty），才将它写回主存。

   这种策略，要在Cache中设置一个脏位（dirty bit），用来表示缓存中的cache 行是否被修改过。

   如果 一个内存块在加载到Cache后未被修改过，Cache直接把该cache行设置为无效。不需要把数据写回主存，这样可以有效降低从Cache到主存的写次数。

   2.write through

   写通是指，每当Cache收到写数据（store）指令时，若写命中，则CPU会同时将数据写到Cache和主存。

   如果写不命中：

3. 写分配，只在数据写不命中产生作用，即，给数据分配一个cache line 。先在主存块中更新到主存中，然后分配一个cache行，将数据写到Cache中。
4. 这种方式充分利用了空间局部性，但每次写不命中都要从主存读一个块到Cache中，增加了 读主存 的开销。
5. 非写分配： 
   直接把数据写回主存而不加载数据到缓存。 
   这种方式可以减少 读主存的时间，没有利用好空间局部性。

6. 现在系统中，写回策略设置了写缓冲器，减少了访问主存的次数，但是写通方式设计比较容易，维护数据的一致性跟简单。

   下面用wiki的两流程具体解释一下：

7. WB（write back）+WA（write allocation） 
    
   若存在缓存，即CPU先访问缓存， 
   1.当请求是读请求时，若命中，直接返回其数据；当未命中时，先再缓存中分配一个缓存快，判断当前缓存块是不是脏数据（被修改过的数据），如果是，将之前的数据写回下一级存储中，如果不是脏数据，直接从下一级存储中读到cache块中，修改dirty位为，clean（未被修改）；返回数据。

   2.当请求是写请求时，若命中，直接将新数据写入缓存，并且标记dirt位为，dirty（被修改）；若未命中，分配一块缓存块，，判断当前缓存块是不是脏数据，如果是，将之前的数据写回下一级存储中，如果不是脏数据，直接从下一级存储中读到cache块中，将新数据写入缓存块，并标记为dirty。

   完成访问。DONE
   

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   • 2

8. WT（write through )+WN(write no allocation) 
   

   1.解释与wb类似

9. 比较：