Cache的作用是什么?Cache 命中率怎么计算?

核心考点

Cache 的基本作用、命中率与缺失率公式、平均访问时间的计算模型，重点区分“命中率”和“平均访问时间”。

参考答案(答题要点)

1.Cache 的作用：Cache 位于 CPU 和主存之间，容量小、速度快，存放当前活跃程序和数据的副本，缓解 CPU 与主存之间的速度差异，提高访存速度。Cache 对程序员透明。

2.命中率定义：CPU 访问数据时，在 Cache 中找到所需数据的次数占总访问次数的比例。

3.命中率公式：设总访问次数为 N，其中命中 Cache 的次数为 Nc，未命中而访问主存的次数为 Nm，则命中率 H=Nc/(Nc+Nm)，缺失率 M=1-H。

4.平均访问时间：若 Cache 与主存同时访问，Ta=H×Tc+(1-H)×Tm;若先查 Cache，未命中再访问主存，则 Ta=H×Tc+(1-H)×(Tc+Tm)=Tc+(1-H)×Tm。其中 Tc 为 Cache 访问时间，Tm 为主存访问时间。

5.总结：Cache 的核心作用是“缓解速度差、提高访存速度”;命中率抓“命中次数/总访问次数”;平均访问时间要结合题目给出的访问模型计算。

易错提醒

命中率不是 Cache 容量与主存容量之比。缺失率等于 1 减命中率。计算平均访问时间时不要漏掉 Cache 访问时间，且要看清题目是“同时访问”还是“未命中再访问主存”。Cache 命中率受程序局部性影响。

今日小测

某程序访问 Cache 共命中 1000 次，未命中而访问主存 200 次，求 Cache 命中率。

答案：H=1000/(1000+200)≈83.3%。