Cache和存儲(chǔ)器一樣具有兩種基本操作，即讀操作和寫(xiě)操作。當(dāng)CPU發(fā)出讀操作命令時(shí)，根據(jù)它產(chǎn)生的主存地址分為兩種情形：一種是需要的數(shù)據(jù)已在Cache中，那么只需要直接訪問(wèn)Cache，從對(duì)應(yīng)單元中讀取信息到數(shù)據(jù)總線即可；

另一種是需要的數(shù)據(jù)尚未裝入Cache，CPU需要從主存中讀取信息的同時(shí)，Cache替換部件把該地址所在的那塊存儲(chǔ)內(nèi)容從主存復(fù)制到Cache中。若Cache中相應(yīng)位置已被字塊占滿(mǎn)，就必須去掉舊的字塊。常見(jiàn)的替換策略有以下兩種：

1-先進(jìn)先出策略（FIFO）

FIFO（First In First Out）策略總是把最先調(diào)入的Cache字塊替換出去，它不需要隨時(shí)記錄各個(gè)字塊的使用情況，較容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是經(jīng)常使用的塊，如一個(gè)包含循環(huán)程序的塊也可能由于它是最早的塊而被替換掉。

2-最近最少使用策略（LRU）

LRU（Least Recently Used）策略是把當(dāng)前近期Cache中使用次數(shù)最少的信息塊替換出去，這種替換算法需要隨時(shí)記錄Cache中字塊的使用情況。LRU的平均命中率比FIFO高，在組相聯(lián)映像方式中，當(dāng)分組容量加大時(shí)，LRU的命中率也會(huì)提高。

關(guān)于Write-through和Write-back

1-對(duì)于磁盤(pán)操作來(lái)說(shuō)

write-through的意思是寫(xiě)操作根本不使用緩存，數(shù)據(jù)總是直接寫(xiě)入磁盤(pán)，關(guān)閉寫(xiě)緩存，可釋放緩存用于讀操作（緩存被讀寫(xiě)操作共用）。

write-back的意思是數(shù)據(jù)不直接被寫(xiě)入磁盤(pán)，而是先寫(xiě)入緩存，再由控制器將緩存內(nèi)未寫(xiě)入磁盤(pán)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁盤(pán)，從應(yīng)用程序的角度看，比等待完成磁盤(pán)寫(xiě)入操作要快得多，因此可以提高寫(xiě)性能。

但是write-back（write cache）方式通常在磁盤(pán)負(fù)荷較輕時(shí)速度更快。負(fù)荷重時(shí)，每當(dāng)數(shù)據(jù)被寫(xiě)入緩存后，就要馬上再寫(xiě)入磁盤(pán)以釋放緩存來(lái)保存將要寫(xiě)入的新數(shù)據(jù)，這時(shí)如果數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入磁盤(pán)，控制器會(huì)以更快的速度運(yùn)行。因此，負(fù)荷重時(shí)，將數(shù)據(jù)先寫(xiě)入緩存反而會(huì)降低吞吐量。

2-對(duì)于CPU內(nèi)部的cache緩沖模式來(lái)說(shuō)

Write-Through和Write-Back，前者是按順序來(lái)一個(gè)寫(xiě)一個(gè)，而后者則是先將資料按一定數(shù)量保存在緩沖區(qū)中，然后將相同位置的數(shù)據(jù)一次性寫(xiě)出。舉例說(shuō)明：有一部電梯，如果按先入先出的原則，即write through模式，第一個(gè)人去3樓，第二個(gè)去2樓，第三個(gè)也去3樓，那么這電梯就得先到3樓，然后到2樓，再去3樓。

但如果在write back模式下，電梯先到2樓把第二個(gè)人送出去，然后再到3樓把第一個(gè)人和第三個(gè)人送出去，效率顯然高多了。早期的cache只有write through模式，但現(xiàn)在的cache都使用write back模式了。

3-其他的解釋

?Write-Through：在write的時(shí)候，同步更新cache和memory中的數(shù)據(jù)。

?Write-Back：在write的時(shí)候更新cache，但是memory中的數(shù)據(jù)不一定同步更新，只有當(dāng)cache到一定程度才會(huì)把cache中的數(shù)據(jù)刷到memory中，或者通過(guò)cache指令刷新，不會(huì)同步自動(dòng)刷新。

?cache line的意思是假設(shè)你那條指令只要從memory中讀4個(gè)字節(jié)，但是一般來(lái)說(shuō)你接下來(lái)的指令很有可能要讀這4個(gè)字節(jié)后面的數(shù)據(jù)，所以一般硬件會(huì)多讀一些數(shù)據(jù)進(jìn)入cache，比如64字節(jié)，那么這64字節(jié)就是一個(gè)cache line。而如果你這個(gè)cache line里的數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間不被CPU訪問(wèn)，那么這個(gè)cache line可能會(huì)被選中換出，這時(shí)候就必須把cache里被改過(guò)的信息寫(xiě)回memory了。