缓存缺失分类与 AMAT

更新时间：2026-10-01。要优化缓存先得分清缺失误因，3C/4C 模型是性能归因的基础。

本文要回答的问题

• 三类缺失各由什么造成，为什么对策不同？
• AMAT 公式怎么指导“该加缓存还是降延迟”？

一、3C / 4C

• Compulsory：首次访问不可避免，靠预取、增大 cache line 缓解。
• Capacity：工作集大于缓存，靠增大缓存/分块改善。
• Conflict：映射到同一组互相驱逐，靠提高相联度/改布局。
• Coherence（多核）：被一致性无效化，需减少共享写/伪共享。

二、AMAT

AMAT = 命中时间 + 缺失率 × 缺失代价。注意降低缺失率和降低命中时间可能冲突（大缓存命中慢），要找综合最优。

三、常见坑

• 所有缺失都靠加缓存（compulsory 无效）。
• 只看缺失率不看缺失代价与 AMAT。
• 多核下漏算 coherence miss。

小结

3C/4C 让缺失可归因，AMAT 统一命中与缺失代价；不同缺失要对症下药。下一篇 缓存行大小权衡。

总结

缓存缺失不是单一现象：3C 模型把它分成 compulsory（首次访问不可避免）、capacity（工作集超过缓存）、conflict（同组互相驱逐），多核再加上 coherence（被一致性失效）成为 4C——每一类的对策完全不同，预取治 compulsory、扩容治 capacity、提相联度治 conflict、减少无效化治 coherence；而 AMAT = 命中时间 + 缺失率 × 缺失代价把它们统一到一个指标里，提醒你降缺失率与降命中时间可能互相冲突。优化缓存的第一步永远是归因：分不清缺失类型就盲目加缓存，往往花钱不讨好。