TLB缺失与缓存缺失的区别？

Question

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能否有人解释一下TLB（翻译为“翻译后备缓存”）未命中和高速缓存未命中的区别呢？

我认为我已经知道TLB是指某种虚拟内存地址，但我不是很清楚这实际上是什么意思？

我了解到当一个内存块（与高速缓存线大小相同）被加载到（L3？）高速缓存中，并且如果所需地址不在当前高速缓存行内时，会发生缓存未命中。

- intrigued_66

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了解分页https://dev59.com/7WMl5IYBdhLWcg3wZWSD#18431262，并查看TLB部分。 - Ciro Santilli OurBigBook.com

3个回答

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加载第一条指令地址（即虚拟地址）到 PC 后，以下序列使 TLB 未命中和缓存未命中的概念变得非常清晰。

第一条指令是： • 访问第一条指令。

来源：

- bharat

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由于两个过程的“如何”都已经提到。就性能而言，缓存未命中并不一定会使CPU停顿。可以使用算法预取技术容忍少量的缓存未命中。然而，TLB未命中会导致CPU停顿，直到TLB已更新为新地址。换句话说，预取可以掩盖缓存未命中，但无法掩盖TLB未命中。

- sir_osthara

这并不是严格的真实情况。通过乱序执行和硬件页表遍历（x86、ARM、一些MIPS Release 5等），TLB未命中可能不会立即使处理器停顿。此外，学术论文已经提出了用于TLB的硬件预取技术。处理器也可以使用普通内存预取指令来预取TLB条目。 - user2467198

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可以查看英文原文，
原文链接

- Hindol · Accepted Answer

现代操作系统都使用虚拟内存，CPU 生成的所有地址都是虚拟地址。有页表将这样的虚拟地址映射到物理地址。而 TLB 只是页表项的缓存。

另一方面，L1、L2、L3 缓存会缓存主存储器中的内容。

当 CPU 请求一个虚拟地址时，如果它在 TLB 中没有找到其对应的 虚拟内存地址 => 物理内存地址 映射，则会发生 TLB 缺失。此时必须将该页表项从页表中获取并装入 TLB。

当 CPU 需要的数据不在缓存中时，就会发生缓存未命中。数据随后将在主内存（RAM）中寻找。如果在 RAM 中也没有找到该数据，则必须从辅助存储器（硬盘）中获取。