【计算机组成原理】LRU计数器问题

学习最近最久未使用(LRU)算法的时候是否会有这样一个疑问，为什么命中某一行时，该行的计数器清零，比其低的计数器加1，其余不变。

先来回顾一下计数器变化的规则

①命中时，所命中的行的计数器清零，比其低的计数器加1，其余不变；

②未命中且还有空闲行时，新装入的行的计数器置为0，其余非空闲行计数器全加1；

③未命中且没有空闲行时，计数器值最大的行被替换，新装入的行的计数器置为0，其余全加1；

以4路组相联为例说明，4路组相联，即4个cache行为一组，那么为了表示其先后未访问时间的排名，需要在cache行里面添加冗余位，4个cache行只需两个冗余位就能表示其排名，0、1、2、3

假设第一行计数器是2，第二行计数器是3，第三行计数器是1，第四行计数器是0

计数器	cache行
2	1
3	2
1	3
0	4

如果规则①是所命中的行的计数器清零，其余所有计数器加1的话，而再次访问到第一行时，计数器就会变成

计数器	cache行
0	1
4	2
2	3
1	4

这样计数器最高就变成了4，用二进制表示的话是100，原本2个二进制位将无法表示

而且，LRU的计数器本质上并不是记录的未命中次数，就拿班级考试来说，如果小明原本是第二名，一天小明转班走了，第三名变成了第二名，第四名变成了第三名…………

当然这个例子并不太恰当，只是可能会比较形象。