计组之存储系统：6、Cache-主存映射方式(全相连映射、直接映射、组相连映射)

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本文详细解析了三种Cache-主存映射方式：全相联映射、直接映射和组相联映射。全相联映射允许主存块任意存放在Cache中，直接映射则每个主存块有固定的位置，而组相联映射结合两者特点，将主存块映射到特定组内。每种映射方式都有其优缺点，如全相联映射查找复杂但灵活性高，直接映射简单但可能产生冲突，组相联映射则在两者间寻求平衡。通过标记位和有效位来判断Cache中是否存有数据，并确定主存块位置。

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思维导图

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待解决问题

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三种Cache-主存映射方式

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1、全相连映射：随意放
2、直接映射：0%8=0，8%8=0；所以cache的0号块存放0，8，16…
3、组相连映射：0%4=0，4%4=0；所以cache的0组存放0，4，8…
4、如何区分Cache中存放的是哪个主存块？
我们第一反应是给cache每一块增加一个标记位，用于保存主存的块号，但是计算机硬件只能保存0和1；假如默认标记为0时cache中未存放数据，但是当你访问cache时，会认为你将主存0号块的数据放入了其中，但其实该cache是空的，所以需要增加一个有效位。

全相联映射（随意放）

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访存步骤：
1、主存地址的前22位， 1对比Cache中所有块2的标记；
2、若标记匹配且有效位=1，则Cache命中，访问块内地址为2!!-3001110 的单元。

直接映射（只能放固定位置）

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1、与全相连映射相比，对于主存地址分析可知，Cache的块号刚好与主存块号的后3为相同(Cache总块数为8)，所以在进行标记时，就不需要在标记这三位了，所以从原来的22位变成了19位
2、访存步骤：根据主存块号的后3位确定Cache行，在主存块号的前19位与Cache标记匹配且有效位=1，最后访问块内地址为 001110 的单元。