高速缓存在整个计算机存储体系中占有举足轻重的地位,管理好高速缓存可以极大地弥补慢速主存与高速处理器之间的速度差异,显著提升系统访存性能。为了更好地管理高速缓存,以减少缓存缺失次数和降低缓存缺失代价为优化目标的多种缓存管理策略被相继提出,这些缓存管理策略都是基于传统单一结构内存环境。随着新型混合内存的出现,缓存缺失后访问不同内存介质的时延之间存在数倍差异,如何针对混合内存结构下这一新的访存特性优化传统缓存管理机制便成为了新的挑战。针对上述问题,提出了一种混合内存环境下缺失代价感知的缓存替换机制。该机制通过访问内存的时延长短将缓存块区分为高时延缓存块和低时延缓存块两类,通过运行时采样的方法获取两类缓存块中数据各自的独占重用距离统计信息,将该统计信息作为参数代入建立的优化区间计算模型计算划分优化区间,在需要替换缓存块时优先替换优化区间内的低时延缓存块。该机制等同于增大高时延缓存块在缓存中的使用空间,从而提高高时延缓存块的命中率,降低因为高时延缓存块缺失而带来的高昂时延开销。为了验证所提出的缓存替换机制是否有效,选取SPEC CPU 2006中的测试程序进行测试。测试结果表明,在混合内存环境下,使用缺失代价感知的缓存替换机制比使用LRU替换算法时系统每周期执行的平均指令数IPC最高提升了8.5%。