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為了保證CPU訪問時有較高的命中率，Cache中的內(nèi)容應(yīng)該按一定的算法替換。一種較常用的算法是“近少使用算法”（LRU算法），它是將近一段時間內(nèi)少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設(shè)置一個計數(shù)器，LRU算法是把命中行的計數(shù)器清零，其他各行計數(shù)器加1。當(dāng)需要替換時淘汰行計數(shù)器計數(shù)值大的數(shù)據(jù)行出局。這是一種高效、科學(xué)的算法，其計數(shù)器清零過程可以把一些頻繁調(diào)用后再不需要的數(shù)據(jù)淘汰出Cache，提高Cache的利用率。
 
Cache的替換算法對命中率的影響。 當(dāng)新的主存塊需要調(diào)入Cache并且它的可用空間位置又被占滿時，需要替換掉Cache的數(shù)據(jù)，這就產(chǎn)生了替換策略（算法）問題。根據(jù)程序局部性規(guī)律可知：程序在運(yùn)行中，總是頻繁地使用那些近被使用過的指令和數(shù)據(jù)。這就提供了替換策略的理論依據(jù)。 替換算法目標(biāo)就是使Cache獲得高的命中率。Cache替換算法是影響代理緩存系統(tǒng)性能的一個重要因素，一個好的Cache替換算法可以產(chǎn)生較高的命中率。常用算法如下：
 
（1）隨機(jī)法（RAND法） 隨機(jī)替換算法就是用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個要替換的塊號，將該塊替換出去，此算法簡單、易于實現(xiàn)，而且它不考慮Cache塊過去、現(xiàn)在及將來的使用情況，但是沒有利用上層存儲器使用的“歷史信息”、沒有根據(jù)訪存的局部性原理，故不能提高Cache的命中率，命中率較低。
 
（2）先進(jìn)先出法（FIFO法） 先進(jìn)先出（First-In-First-Out，F(xiàn)IFO）算法。就是將先進(jìn)入Cache的信息塊替換出去。FIFO算法按調(diào)入Cache的先后決定淘汰的順序，選擇早調(diào)入Cache的字塊進(jìn)行替換，它不需要記錄各字塊的使用情況，比較容易實現(xiàn)，系統(tǒng)開銷小，其缺點是可能會把一些需要經(jīng)常使用的程序塊（如循環(huán)程序）也作為早進(jìn)入Cache的塊替換掉，而且沒有根據(jù)訪存的局部性原理，故不能提高Cache的命中率。因為早調(diào)入的信息可能以后還要用到，或者經(jīng)常要用到，如循環(huán)程序。此法簡單、方便，利用了主存的“歷史信息”， 但并不能說先進(jìn)入的就不經(jīng)常使用，其缺點是不能正確反映程序局部性原理，命中率不高，可能出現(xiàn)一種異?，F(xiàn)象。
 
（3）近期少使用法（LRU法） 近期少使用（Least Recently Used，LRU）算法。這種方法是將近期少使用的Cache中的信息塊替換出去。該算法較先進(jìn)先出算法要好一些。但此法也不能保證過去不常用將來也不常用。 LRU法是依據(jù)各塊使用的情況，總是選擇那個近少使用的塊被替換。這種方法雖然比較好地反映了程序局部性規(guī)律，但是這種替換方法需要隨時記錄Cache中各塊的使用情況，以便確定哪個塊是近期少使用的塊。LRU算法相對合理，但實現(xiàn)起來比較復(fù)雜，系統(tǒng)開銷較大。通常需要對每一塊設(shè)置一個稱為計數(shù)器的硬件或軟件模塊，用以記錄其被使用的情況。

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