缓存如何被攻破？

Question

我这周的作业中有这样一个问题，我不理解如何攻破缓存，或者说如何用汇编程序来演示。有人可以指导我一下吗？

请用汇编程序的例子展示两种不同的缓存（联想式缓存和直接映射缓存）是如何被攻破的，解释其原因以及如何修复。攻破这些缓存所使用的程序是否相同？

注意：这是一道作业题，请勿直接为我回答问题，那并不能帮助我理解材料。

- John

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下次请标记为作业。 - the_drow

感谢您正确地识别出这是作业 :) 已为您重新标记。 - Jesus Ramos

你因为不仅承认了家庭作业，而且明确表示希望理解材料，因此获得了一票赞成。 - Moo-Juice

Answer 1

缓存的作用是提高性能。因此，击败缓存意味着找到一种内存访问模式，会降低性能（在缓存存在的情况下），而不是提高性能。

请记住，缓存的大小有限（比主内存小），因此通常击败缓存涉及填满缓存，以便它在您访问数据之前丢弃您即将要访问的数据。

- Paul Butcher

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那么，我认为展示这个的最佳方式是创建一个循环，其大小至少比缓存大一个缓存行，或者结合循环和读取/存储数据的方式，使得数据必须分割成两个缓存行。 - John

你的想法是正确的。但要记住，你正在尝试找到一种比没有缓存更不高效的模式。根据缓存的确切细节，仅仅顺序读取大量数据可能不会击败它（你可能不会从中获得太多好处，但也不会对你造成伤害）。诀窍在于找到一种模式，其中缓存的成本超过了它给你带来的好处。 - Paul Butcher

Answer 2

如果你需要提示，可以考虑将数据字跨越2个缓存行。

（如果你还在寻找答案，x264开发人员遇到了类似的问题——更多信息可以在这里和这里找到。这些链接非常有启发性，即使在找到答案后，我也建议你阅读它们。）

- susmits

Answer 3

另一件需要记住的事情是你处理的缓存是虚拟索引/标记还是物理索引/标记。在某些变体中，即使缓存本身没有完全填满，缓存别名也会强制进行行替换。在其他变体中，缓存/页面着色冲突可能会导致驱逐。最后，在某些工作负载下的多处理器系统中，缓存行迁移（在不同CPU的缓存之间）可能会限制CPU缓存的有用性。

- FrankH.