受害者缓存（Victim Cache）

这张图介绍了**受害者缓存（Victim Cache）**的概念及其在缓存系统中的作用。受害者缓存用于减少组相联缓存中的冲突未命中，从而提升缓存命中率。

图的结构

图分为三部分：

1. 访问序列（Access Sequence）：展示了按顺序访问的内存块，从 E、A、B、N... 到 M。
2. 没有受害者缓存的4路组相联 L1 缓存：在没有受害者缓存的情况下，4 路组相联缓存中每次访问都会导致未命中。
3. 带有受害者缓存的4路组相联 L1 缓存：引入了一个全相联的受害者缓存，可以存储最近被替换的数据块，减少未命中率。

关键概念

1. 4 路组相联缓存的局限性

• 组相联缓存将缓存分成多个组（Set），每组可以存放一定数量的数据块（例如 4 路组相联表示每组可以容纳 4 个块）。
• 当访问序列中的数据依次加载到缓存时，会出现缓存不够用的情况，导致旧的数据块被替换。
• 在图中左边的缓存结构中，访问序列中的每次访问都会导致未命中，因为缓存无法“容纳”访问序列中的所有数据块。这种情况在程序访问模式中出现频繁的数据块替换，导致较低的缓存命中率。

2. 受害者缓存的引入

• 受害者缓存是一个小型的、全相联的辅助缓存，用来存储最近被主缓存替换出去的块。
• 在图右侧，当一个数据块被 4 路组相联缓存替换出去时，它会被放入受害者缓存中。
• 如果之后再次访问到该块，受害者缓存可以提供命中，从而避免从主存加载，提升了缓存的整体效率。

3. 受害者缓存的优势

• 受害者缓存提供了额外的“路”（即存储空间），例如提供了“第五路”、“第六路”等，以缓解主缓存中的冲突问题。
• 在图中右边的缓存结构中，受害者缓存允许访问到替换出去的数据块 C 和 L，避免了冲突未命中，从而提高命中率。
• 受害者缓存特别适合访问模式中频繁替换的数据块，可以减少不必要的缓存未命中和主存访问，提升性能。

总结

• 受害者缓存是一种小型的全相联缓存，用于存储最近被替换的数据块，减少冲突未命中。
• 在缓存频繁冲突的访问模式下，受害者缓存可以显著提升缓存命中率，降低系统延迟。
• 这种结构适合用于 L1 缓存中，以弥补组相联缓存的缺陷，提高整体缓存的效率。

原文地址：https://blog.csdn.net/xiong_xin/article/details/143780568

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