如果TLB需要兩次內存訪問，那麼TLB比頁表更快？

Question

剛準備關wikipedia：

頁表，通常存儲在主內存中，跟蹤在虛擬的網頁存儲在物理內存中。此方法使用兩個內存訪問（一個用於頁表項，一個用於字節）來訪問一個字節。首先，查找頁表的幀號。其次，帶頁面偏移量的幀號給出實際地址。因此，任何簡單的虛擬內存方案都會使內存訪問時間加倍。因此，TLB用於減少訪問頁表方法中的內存位置所花費的時間。

因此，我很好奇的是爲什麼TLB實際上更快，因爲從我知道它只是一個更小的，精確的頁表副本。

您仍然需要訪問TLB以查找物理地址，然後一旦擁有該物理地址，您仍然需要實際訪問物理地址處的數據，這與查詢頁表一樣。

我只能想到兩個原因的TLB更快：

• 查找在TLB或頁面表中的地址是不是爲O（n）（我假定這是O（1）如哈希表）。因此，由於TLB要小得多，因此查找速度會更快。在這種情況下，爲什麼不使用散列表而不是TLB？

• 我錯誤地解釋了TLB是如何工作的，它實際上並沒有進行兩次訪問。

Answer 1

你是對你的假設，即與TLB方法仍然需要2次訪問。但隨着TLB的做法是更快，因爲：

TLB是由所謂的聯想記憶更快的內存的

通常我們做2個內存訪問物理內存，但與TLB有1次訪問TLB和其他訪問到物理記憶。

聯想記憶是更快，因爲它是內容可尋址存儲器但其昂貴太，因爲需要額外的邏輯電路。

您可以閱讀有關內容尋址內存here。

Answer 2

這取決於具體的實施。通常，TLB是CPU中存在的高速緩存。

您仍然需要訪問TLB以查找物理地址，然後一旦您擁有該物理地址，您仍然需要實際訪問物理地址處的數據，這與查詢頁表一樣。

CPU可以比通過內存總線訪問數據的速度快得多。它正在對兩個不同的地方進行兩次訪問（一個更快，一個更慢）。此外，內存位置也可以緩存在CPU內，在這種情況下，不需要訪問內存總線。