在计算机中,CPU 只能和高速缓存 Cache 直接交换数据。当所需的内存单元不在 Cache 中时,则需要从主存里把数据调入 Cache。此时,如果 Cache 容量已满,则必须先从中删除一个。
例如,当前 Cache 容量为 3,且已经有编号为 10 和 20 的主存单元。 此时,CPU 访问编号为 10 的主存单元,Cache 命中。
接着,CPU访问编号为 21 的主存单元,那么只需将该主存单元移入 Cache 中,造成一次缺失(Cache Miss)。
接着,CPU访问编号为 31 的主存单元,则必须从 Cache 中换出一块,才能将编号为 31 的主存单元移入 Cache,假设我们移出了编号为 10 的主存单元。
接着,CPU再次访问编号为 10 的主存单元,则又引起了一次缺失。我们看到,如果在上一次删除时,删除其他的单元,则可以避免本次访问的缺失。
在现代计算机中,往往采用 LRU(最近最少使用)的算法来进行 Cache 调度——可是,从上一个例子就能看出,这并不是最优的算法。 对于一个固定容量的空 Cache 和连续的若干主存访问请求,聪聪想知道如何在每次 Cache 缺失时换出正确的主存单元,以达到最少的 Cache 缺失次数。