计算机组成原理学习笔记第4章 4.9——Cache地址映射与变换方法

有诗云：苔花如米小，也学牡丹开。——袁枚
本篇笔记整理：Code_流苏(CSDN)

目录

0. 思维导图

1. 主存与Cache地址映射概述

2. 全相联映射的工作原理

3. 直接映射的工作原理

4. 组相联映射的工作原理

★观前提示：本专栏笔记内容适合有一定的基础或复习时观看，内容如有错，还请大家评论指出！非常感谢！

0. 思维导图

1. 主存与Cache地址映射概述

前两节内容解决了如何查找，那么我们应该怎么把主存中的数据映射到Cache中呢？如何搬迁才能实现快速查找？

★Cache三种常见的地址映射方式

1️⃣全相联映射
2️⃣直接映射
3️⃣组相联映射
不同的映射方式，对应的搬迁时的规则和方法不同。下面来一起看一下三种映射的特点和原理。

2. 全相联映射的工作原理

主存分块，Cache行（Line），两者大小相同；
设每块4个字，主存大小为1024个字，则第61个字的主存地址为：
00001111 01 （块号块内地址）
主存分块后地址就从一维变成二维；
映射算法：主存的数据块可映射到Cache任意行，同时将该数据块地址对应行的标记存储体中保存。

工程观视图如下：

①全相联映射的特点
Cache利用率高
块冲突率低
淘汰算法复杂

②应用场合
小容量Cache

3. 直接映射的工作原理

主存分块，Cache行（Line），两者大小相同；
主存分块后还将以Cache行数为标准进行分区，
设每块4个字，主存大小为1024个字，
Cache分为4行，第61个字的主存地址为：
000011 11 01 （区号，区内块号，块内地址）
主存地址从一维变成三维；
映射算法：
Cache共n行，主存第j块号映射到Cache 的行号为：i=j mod n
即主存的数据块映射到Cache特定行

工程观视图如下：

映射方式	映射特点	应用场合
全相联映射	Cache利用率高块冲突率低淘汰算法复杂	小容量Cache
直接映射	Cache利用率低块冲突率高淘汰算法简单	大容量Cache

★附文字表述：
1️⃣直接映射
①特点
Cache利用率低
块冲突率高
淘汰算法简单
②应用场合
大容量Cache

2️⃣全相联映射
①特点
Cache利用率高
块冲突率低
淘汰算法复杂
②应用场合
小容量Cache

4. 组相联映射的工作原理

主存分块，Cache行（Line），两者大小相同；
Cache分组（每组中包含k行），本例假定K=4
主存分块后还将以Cache组数为标准进行分组;
设每块4个字，主存大小为1024个字，
Cache分为2组，第61个字的主存地址为：
0000111 1 01 （主存组号，Cache组号，块内地址）
主存地址从一维变成三维；
映射算法：
Cache共n组，主存第j块号映射到Cache 的组号为： i=j mod n
即主存的数据块映射到Cache特定组的任意行

工程观视图如下：

三种映射方式的联系与比较

★小总结：在上一节的学习中，学习到了相联储存器，这节内容去了解Cache地址映射与变换方法，了解到了起映射的三种方式：全相联映射、直接映射、组相联映射，并对其特点等做了总结。通过本节内容的学习与记录，认识到了Cache地址映射与变换方法，也了解了它们的特点与联系，收获颇多。

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