高速缓存未命中的类型

在编写程序时，高速缓存（Cache）对于提高代码执行速度至关重要。但是，当高速缓存未命中时，反而会造成执行速度变慢。因此，了解高速缓存未命中的类型对程序员来说非常重要。

高速缓存未命中

高速缓存未命中是指在CPU寻址时，需要访问处于主存（Memory）中的数据，而不是在高速缓存中找到需要的数据。由于主存访问速度较慢，因此会影响程序的执行速度。

高速缓存未命中的类型

冷启动未命中

冷启动未命中是指程序刚启动时，高速缓存中没有任何数据，需要在主存中加载需要的数据。这种情况下，每条指令都会在主存中查找数据，导致执行速度非常慢。

int main()
{
    int a[10000];
    for (int i = 0; i < 10000; ++i)
    {
        a[i] = i;
    }
    return 0;
}

在上述代码中，高速缓存会在第一次访问数组a时发生未命中，需要从主存中加载数据。由于访问的数组比较大，缓存大小不够，因此会发生多次未命中。

容量未命中

容量未命中是指程序访问的数据量超过了缓存的大小，导致缓存中无法容纳所有数据，部分数据需要在主存中查找。这种情况下，程序每次访问都会发生未命中。

int main()
{
    int a[10000];
    for (int i = 0; i < 10000; ++i)
    {
        a[i] = i;
    }
    for (int i = 0; i < 10000; ++i)
    {
        a[i]++;
    }
    return 0;
}

在上述代码中，高速缓存无法容纳整个数组a，因此每次访问都会发生未命中。

冲突未命中

冲突未命中是指程序访问的数据存在于同一个缓存组中，此时由于缓存组有限，导致部分数据需要从主存中查找。这种情况下，访问同一组的数据会发生未命中。

int main()
{
    int a[1024] = {0};
    for (int i = 0; i < 1024; ++i)
    {
        a[i % 128] = i;
    }
    return 0;
}

在上述代码中，数组a的大小为1024，而缓存的组大小为128，因此访问同一组的数据会发生未命中。

总结

在编写程序时，了解高速缓存未命中的类型非常重要，可以通过优化程序，减少未命中的发生，提高代码执行速度。