CSAPP第六章学习笔记——存储器层次结构

前面的各种存储器大概看了一下，DRAM和SRAM是理解的，其他的存储器就朦朦胧胧知道是怎么回事，就不深入了，这里主要做一下Cache的笔记。

一、何为Cache

一个Cache，由S组(sets)组成，每组都有E块(blocks)数据块，每个数据块都有B个字节(bytes)，所以总缓存大小C=S*E*B data bytes.
这里的块也就Cache中的一行嘛，每次传输一整块的数据。

注2：！！！block和line是同个意思！！！
看CSAPP的时候困惑了好久，一会block一会line，原来是一样的。那么这里就统一用block来表示

1.直接映射缓存(Direct-Mapped Cache)

最简单的情况，S=2^s sets，E=1blocks per set，B=2^b 字节 per block，且地址位数为t+s+b，那么得到的一个地址可以如下图这样划分：

所以找某个地址的数据的时候，传入地址，将地址上面的方式切分成tag标记位,set index组号，和block offset块内偏移。

如上图，就是E=1的一个示例。每次进来一个地址，都剥离出tag，set index 和 block offset，先根据set index找到那一组，由于每个组只有一块，所以只需要比对找到的那一块记录的标志位是否与传入的tag相等，若相等且valid=1，则表示该数据在缓存中，直接从缓存中取走数据即可，否则表示没在缓存中。

这叫直接映射缓存，因为每次来，根据set就直接找到那个block了(因为one set 就只有 one block)，然后直接和那个比对即可。
这种缓存有个明显的缺点，就是如果AB的set index相同，然后程序的特点是ABABAB这样交错地访问的话，那么一次都不会命中。
所以更好的办法是增加E，使得每一组可以并行放好几个相同set index的block，在下面介绍。

2.组相联映射（E-way Set Associative CacheE路相联缓存）

E>1时，每组都有E块可供缓存，也就是说，相同set index的地址可以不用争夺那仅有的一个块了，现在有很多块可供大家选用。由于有选择的空间了，也就能够选择进来一个的时候覆盖在哪个旧数据块上了，也就开始需要淘汰算法了。
下面有一个2-Way 的例子。

每次进来一个数据时，同样分解为tag,set index和block offset，同样找到对应的set index那一行，然后去比较那一组上所有的块是否有对应的tag并且valid=1。

3.全相联映射

从直接映射到组相联映射，数据存于缓存哪个位置的自由性增加，这个自由性在全