简述处理器在读内存的过程中,CPU 核、cache、MMU 如何协同工作? 画出 CPU 核、cache、MMU、内存之间的关系示意图加以说明
时间: 2024-09-11 17:10:13 浏览: 69
当CPU核心需要访问内存时,这个过程涉及到了CPU、缓存(Cache)、内存管理单元(Memory Management Unit, MMU)的紧密协作。
首先,CPU的核心(Core)发出一条指令,想要获取特定的数据或执行某项操作。这个请求会先发送到L1或L2高速缓存(Cache),因为它们位于CPU核心附近,能提供快速的数据访问速度。如果数据已经在缓存中,那么处理就迅速完成,减少了对主内存(Main Memory)的依赖。
如果缓存中没有所需的资料,这时就会触发一次“缓存缺失”(Cache Miss)。此时,请求会通过总线传递给MMU,MMU负责虚拟地址到物理地址的映射。它检查该地址是否属于当前进程的内存空间,并转换成实际的物理地址,这个过程称为地址翻译。
然后,MMU将物理地址转发给内存控制器,后者控制着内存系统并从主内存中读取数据。数据读取完成后,再次送回至缓存,可能会填充整个缓存行,以便后续请求可以更快地命中缓存。
最后,一旦数据返回到缓存,它会被写入L1或L2缓存,并有可能进一步提升到L3缓存(对于某些大型系统)。此后,如果其他核心需要同样的数据,它们可以从缓存快速获得,无需再访问主内存。
这是一个简化的示意图:
```
+-------------------+
| CPU Core | <- 数据请求
| (包含缓存) |
+-------------------+
^ |
| v
+---------+--------+
| MMU (地址映射) |
+---------+--------+
| |
v v
+-------------+-------+
| Main Memory | Cache |
+-------------+-------+
```
阅读全文