主存到Cache直接映射、全相联映射和组相联映射

主存到Cache直接映射、全相联映射和组相联映射

cany1000 2016-11-29 14:30:46 85538 已收藏 151
分类专栏： CPU和总线
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---- Cache的容量很小，它保存的内容只是主存内容的一个子集，且Cache与主存的数据交换是以块（cache line）为单位的。为了把信息放到Cache中，必须应用某种函数把主存地址定位到Cache中，这称为地址映射。

---- 在信息按这种映射关系装入Cache后，CPU执行程序时，会将程序中的主存地址变换成Cache地址，这个变换过程叫做地址变换。

Cache的地址映射方式有直接映射、全相联映射和组相联映射。

假设某台计算机主存容量为1MB，被分为2048块，每个Block为512B；Cache容量为8KB，被分为16块，每块也是512B。

下面以此为例介绍三种基本的地址映射方法。

1. 直接映射

---- 一个内存地址能被映射到的Cache line是固定的。就如每个人的停车位是固定分配好的，可以直接找到。缺点是：因为人多车位少，很可能几个人争用同一个车位，导致Cache淘汰换出频繁，需要频繁的从主存读取数据到Cache，这个代价也较高。

直接映射的Cache组织如图（1）所示。主存中的一个块只能映射到Cache的某一特定块中去。例如，

主存的第0块、第16块、第32块、第48块、……、第2032块等128块，只能映射到Cache的第0块；

主存的第1块、第17块、第33块、第49块、……、第2033块等128块，只能映射到Cache的第1块；

以此类推，主存