用于堆内存访问的高速缓存

Question

一般来说，台式机有两种CPU缓存，以加快内存访问速度。

1)指令缓存->，用于加速可执行指令。

2)数据缓存->，用于加速数据的获取和存储。

根据我的理解，指令cache操作在程序的代码段上，数据cache操作在程序的数据段上。是这样的吗？

从堆分配的内存没有缓存优势吗？堆内存访问是否包含在数据缓存中？

Answer 1

指令缓存对程序的代码段进行操作，数据缓存对程序的数据段进行操作。是这样的吗？

不，CPU不知道数据段。

指令缓存用于所有执行访问，无论它们是在代码段内执行，还是在堆中作为动态创建的代码执行。

数据缓存用于所有其他非执行访问。数据可以是数据段、堆，甚至是代码段中的常量。

Answer 2

根据我的理解，指令缓存操作在程序的代码段上，数据缓存操作在程序的数据段上。是这样的吗？

从堆分配的内存没有缓存优势吗？堆内存访问是否包含在数据缓存中？

记忆就是记忆。CPU无法区分堆和数据。

指令高速缓存通常只从程序计数器中的地址开始，并抓取下N个字节。CPU仍然不能区分它是代码段还是数据段。

Answer 3

当你编写一个程序时，它会被翻译成机器可读的二进制代码。当CPU执行指令时，它获取这个二进制文件，解码它的含义，然后执行。基本上，这个二进制文件告诉CPU它必须执行哪些指令。如果这个二进制文件只存储在主内存中，那么在每个获取阶段，CPU必须访问主内存，这真的很糟糕。相反，我们所做的是将其中一些数据存储在离CPU更近的缓存中。由于这种高速缓存只包含与要执行的指令相关的二进制信息，因此我们称之为指令高速缓存。现在，指令需要数据才能运行。在您的高级代码中，您可能有类似arrayA[i] = (arrayB[i] + arrayC[i])的代码，它将转换为机器指令，类似于

ADD memLocationStoredInRegisterA, memLocationStoredInRegisterB, memLocationStoredInRegisterC

此指令存储在指令高速缓存中，但数据，即arrayA、arrayB和arrayC将存储在内存的另一部分中。同样，每次执行这条指令时，访问主存都是无用的。因此，我们将其中的一部分存储在另一个缓存中，我们称之为数据缓存。