我正在学习面试并希望在缓存方面重温我的记忆。如果CPU具有带LRU替换策略的缓存，那么芯片上实际实现的是什么？每个缓存行都会存储时间戳吗？
双核系统中会发生什么情况，两个CPU同时写入一个地址？
答案 0 :(得分：10)
对于只有两种方式的传统缓存，每组一个比特可用于跟踪LRU。在对命中集的任何访问中，可以将该位设置为未击中的方式。
对于更大的关联性，状态数量急剧增加：方式数量的阶乘。因此，4路高速缓存将具有24个状态，每组需要5位，而8路高速缓存将具有40,320个状态，每组需要16位。除了存储开销之外，更新值的开销也更大。
对于4路缓存，以下似乎运行良好的状态编码：最近使用的路径编号为2位，下一个最近使用的路径编号为2位，以及指示是否为更高或更低编号的方式最近使用。
因为LRU跟踪具有这样的开销，所以经常使用诸如二叉树伪LRU之类的更简单的机制。在命中时，这样只更新树的每个分支部分，其中一半与命中相关联的方式。对于两种方式W的幂，二进制树pLRU高速缓存将具有每组W-1位状态。 8路缓存（使用3级二叉树）的第6路命中将清除树底部的位，表明路的下半部分（0,1,2,3）较少最近使用的，清除下一级的高位表示这些方式的下半部分（4,5）最近使用较少，并将最高级别的高位设置为表示这些方式的上半部分（7）最近使用较少。不必读取此状态即可更新它可以简化硬件。
对于倾斜的关联性，其中不同的方式使用不同的散列函数，已经提出了类似缩写时间戳的东西（例如，＆＃34; Skew-Associative Caches的分析和替换＆＃34;，Mark Brehob等，1997 ）。使用未命中计数器比循环计数更合适，但基本思路是相同的。
关于当两个核同时尝试写入同一个高速缓存行时会发生什么，这是通过仅允许一个L1高速缓存在给定时间使高速缓存行处于独占状态来处理的。实际上有一场比赛，一个核心将获得独家访问权限。如果只有一个写入核心已经具有共享状态的缓存行，则它可能更有可能赢得竞争。当缓存行处于共享状态时，缓存只需要向缓存行的其他潜在持有者发送无效请求;如果缓存行不存在，则写入通常需要请求缓存行数据以及请求独占状态。
由不同的内核写入相同的缓存行（无论是相同的特定地址，还是在虚假共享的情况下，写入数据行内的另一个地址）都会导致＆＃34;缓存行乒乓＆＃34 ;，其中不同的内核使其他缓存中的缓存行无效以获得独占访问（执行写入），以便缓存行像乒乓球一样在系统周围反弹。
答案 1 :(得分：0)
有一个很好的幻灯片Page replacement algorithms，讨论各种页面替换方案。它还解释了使用mxm矩阵的LRU实现。