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為了解決這一矛盾，Cache（高速緩存）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生
特別是在基于ARM架構(gòu)的Linux操作系統(tǒng)中，Cache發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，極大地提升了系統(tǒng)啟動(dòng)速度、運(yùn)行效率和用戶體驗(yàn)
本文將深入探討Linux ARM Cache的工作原理、分類、策略及其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性
Cache的基礎(chǔ)概念與工作原理 Cache是一塊高速內(nèi)存，位于CPU和主存之間
由于其讀寫(xiě)速度遠(yuǎn)高于主存，但造價(jià)更高且容量較小，Cache被設(shè)計(jì)用來(lái)緩解CPU與主存之間的速度差異造成的性能損失
CPU可以先將數(shù)據(jù)從主存加載到Cache，然后大多數(shù)時(shí)間與高速Cache交互，僅在必要時(shí)從主存加載數(shù)據(jù)到Cache，或?qū)ache中的數(shù)據(jù)刷回主存
Cache之所以能提高程序的速度，首先是因?yàn)槠湎鄬?duì)于主存更高的讀寫(xiě)速度
然而，由于Cache的容量有限，不可能緩存所有程序和數(shù)據(jù)，因此Cache利用了程序執(zhí)行的空間局部性（Spatial locality）和時(shí)間局部性（Temporal locality）原理來(lái)提高性能
空間局部性指的是緊鄰當(dāng)前位置訪問(wèn)的指令和數(shù)據(jù)，接下來(lái)被訪問(wèn)的可能性很大；時(shí)間局部性則是指最近訪問(wèn)的指令和數(shù)據(jù)，在接下來(lái)短時(shí)間內(nèi)被訪問(wèn)的可能性很大
ARM架構(gòu)下的Cache層級(jí)與組織形式 在ARM架構(gòu)中，Cache通常分為多個(gè)層級(jí)，包括L1 Cache（一級(jí)緩存）、L2 Cache（二級(jí)緩存）和L3 Cache（三級(jí)緩存）
以ARMv8架構(gòu)為例，每個(gè)CPU Core有自身獨(dú)立的L1 Cache，其中指令Cache（Instruction Cache）和數(shù)據(jù)Cache（Data Cache）是分離的，這是哈佛架構(gòu)（Harvard Architecture）的特點(diǎn)
每個(gè)Cluster有自己獨(dú)立的L2 Cache，同一Cluster內(nèi)的所有CPU Core共享一個(gè)L2 Cache
所有Cluster內(nèi)的CPU Core共享同一個(gè)L3 Cache
Cache的組織形式涉及多個(gè)術(shù)語(yǔ)，如Way（路）和Line（行）
將Cache按容量平均分成N份，每一份稱為一路（Way），N份就是N路（Way）
每一路包含多個(gè)Cache行（Line），每個(gè)Cache行包含多個(gè)Word或多個(gè)字節(jié)，所有Cache行的長(zhǎng)度相同，常見(jiàn)的有32或64字節(jié)等
Cache行是與主存進(jìn)行交互的最小單位，即每次從主存加載到Cache，或?qū)ache數(shù)據(jù)刷回到主存，都是以Cache行為單位進(jìn)行的
Cache的映射方式與策略 Cache的映射方式?jīng)Q定了主存地址塊與Cache行之間的映射關(guān)系
常見(jiàn)的映射方式有直接映射（Direct Mapped）、組相聯(lián)映射（Set Associative）和全相聯(lián)映射（Fully Associative）
直接映射方式硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低，但可能導(dǎo)致Cache顛簸問(wèn)題
組相聯(lián)映射方式在現(xiàn)代處理器中得到廣泛使用，能有效降低Cache顛簸，但成本和復(fù)雜度增加
全相聯(lián)映射方式最大程度降低Cache顛簸，但復(fù)雜度和成本最高
Cache策略包括讀分配策略（Read Allocation）和寫(xiě)分配策略（Write Allocation）
讀分配策略在讀操作Cache Miss時(shí)默認(rèn)分配Cache行；寫(xiě)分配策略在寫(xiě)操作Cache Miss時(shí)，會(huì)觸發(fā)一個(gè)Burst讀，通過(guò)讀的方式分配Cache行，然后再將數(shù)據(jù)寫(xiě)入Cache
此外，還有寫(xiě)回策略（Wr
