Was sind die Mechanismen zum Zwischenspeichern von Anweisungen?

Es gibt fünf gängige Anweisungscache-Mechanismen: „Anweisungscache“, „Vorabrufmechanismus“, „Zweigzielpuffer“, „Anweisungswarteschlange“ und „Anweisungsneuordnung“: 1. Anweisungscache, wenn der Prozessor Anweisungen ausführt Anweisungen aus dem Speicher und Speichern im Befehlscache; 2. Prefetch-Mechanismus: Der Prozessor sagt die möglicherweise benötigten Anweisungen voraus und lädt diese Anweisungen im Voraus in den Befehlscache. 3. Verzweigungszielpuffer, der zum Speichern des Prozessors verwendet wird Adresse des Verzweigungsbefehls, um die Ausführung des Verzweigungsbefehls usw. zu beschleunigen.

Das Betriebssystem dieses Tutorials: Windows 10-System, Dell G3-Computer.

Der Befehls-Cache-Mechanismus ist ein wichtiges Konzept in der Computerarchitektur und wird verwendet, um die Zugriffsgeschwindigkeit des Prozessors auf Anweisungen zu verbessern. Im Folgenden sind einige gängige Mechanismen zum Zwischenspeichern von Anweisungen aufgeführt:

1. Befehlscache: Wenn der Prozessor einen Befehl ausführt, liest er den Befehl aus dem Speicher und speichert ihn im Befehlscache. Wenn derselbe Befehl das nächste Mal ausgeführt werden muss, kann der Prozessor direkt aus dem Befehlscache lesen, ohne erneut auf den Speicher zugreifen zu müssen, wodurch die Befehlsausführung beschleunigt wird.

2. Prefetching-Mechanismus (Prefetching): Der Prozessor sagt Anweisungen voraus, die möglicherweise benötigt werden, und lädt diese Anweisungen im Voraus in den Befehlscache, um die Wartezeit während der Befehlsausführung zu verkürzen.

3. Branch Target Buffer (BTB): Wird zum Speichern der vom Prozessor vorhergesagten Zieladresse des Verzweigungsbefehls verwendet, um die Ausführung des Verzweigungsbefehls zu beschleunigen.

4. Befehlswarteschlange: Wird zum Speichern von Befehlen verwendet, die abgerufen, aber noch nicht ausgeführt wurden, um die Parallelität und Effizienz der Befehlsausführung zu verbessern.

5. Neuordnung von Anweisungen: Ordnen Sie die Ausführungsreihenfolge von Anweisungen durch Hardware- oder Compileroptimierung neu, um die Prozessorressourcen voll auszunutzen und die Effizienz der Befehlsausführung zu verbessern.

Diese Befehls-Cache-Mechanismen sollen die für den Befehlszugriff erforderliche Wartezeit verkürzen und die Betriebseffizienz und Leistung des Prozessors verbessern. In modernen Prozessordesigns arbeiten diese Mechanismen tendenziell zusammen, um eine bessere Leistungsoptimierung zu erreichen.

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