Translation Lookaside Buffer (TLB) 与 L1 缓存到 CPU 的级别相同吗？那么，我可以将虚拟地址转换与 L1 缓存访问重叠吗？

Question

我试图了解有关缓存的整个结构和概念。当我们使用 TLB 将虚拟地址快速映射到物理地址时，如果我们使用虚拟索引、物理标记的 L1 缓存，是否可以将虚拟地址转换与 L1 缓存访问重叠？

Answer 1

是的，这就是 VIPT 缓存的全部意义所在。

由于虚拟地址和物理地址匹配低位（页面偏移量相同），因此您不需要转换它们。大多数 VIPT 缓存都是围绕此构建的（请注意，这会限制您可以使用的集合数量，但您可以增加它们的关联性），因此您甚至可以在找到翻译之前使用较低的位在该缓存中进行查找TLB。

这很关键，因为 TLB 查找本身需要时间，而 L1 缓存通常旨在提供尽可能多的 BW 和低延迟，以避免停顿通常更快的执行。

如果您错过了 TLB 并遭受了更大的延迟（某些级别的 TLB 或者，上帝保佑，页面遍历），那么它就不那么重要了，因为在比较标记之前，您无法真正对缓存查找做任何事情，但是少数您在 TLB 命中 + 缓存命中情况下保存的周期应该是许多应用程序的常见情况，因此通常认为值得优化和对齐管道。