Cache学习小结

今天在做AXI4总线传输协议的时候，遇到AWCACHE和ARCACHE信号需要给赋值，发现有Write-through、Write-back和No-allocate、Read-allocate、Write-allocate、Read and Write-allocate分别排列组合等8种模式（还有4种别的模式这里先不提了），突然想起Cache学习了很久了也没进行过总结，这里总结一下。

Cache架构

这里先留出位置，这次先总结Cache读写机制，以后再补充

Cache读写机制

首先是Write-through和Write-back的区别：（这部分参考：http://witmax.cn/cache-writing-policies.html）

Write-through（直写模式、写透模式）：数据更新时，同时写入Cache和下一级存储。不存在dirty问题。

优点：简单可靠，不涉及cahce一致性问题；缺点：速度慢（因为同时写下一级存储（比如DDR））。

Write-back（回写模式）：数据更新时，只写Cache；当数据被替换出来时，才将该被修改的Cache数据写到下一级存储。涉及dirty这个概念。

优点：速度快；下一级存储没有副本，若出现意外情况数据将丢失。

顺便，dirty：是指cache某个位置数据被更新了，但是还没更新其对应的下一级存储位置（即cache不一致）；相反

   clean：cache数据与下一级存储位置数据一致

而allocate是针对cache miss时的处理方式，下面是我的理解：

No-allocate：不论读、写操作，cache miss时，直接写下一级存储（如DDR）

Read-allocate：读操作，cache miss时，在cache中分配一个空间，从下一级存储读取该数据到cache分配的这个空间，最后读取该值。注意：对于Write-back模式，如果分配的这个位置原数据是dirty的，需要将该数据先写回下一级存储。

Write-allocate：写操作，cache miss时，在cache中分配一个空间，将数据先写入该位置，根据Write-back还是Write-through决定是否再写入下一级存储。注意：对于Write-back模式，如果分配的这个位置原数据是dirty的，需要将该数据先写回下一级存储。

下面为参考网址给出的2个示例图，第一个是Write-through Read-allocate，第二个是Write-back Read and Write-allocate

简单总结一下该部分：Write-through和Write-back为写入cache的模式，区别是在写cache时是否还同时写下一级memory；allocate那堆只在cache miss时生效，负责分配cache空间给读和写中转用；另外，dirty只发生在Write-back模式，需要额外进行一步回写。