【计组】Cache 全相连组相联直联

文章目录

基础知识
- 全相联映射
- 组相联映射
- 直接映射
- 主存与Cache的地址映射
- 例题

基础知识

按照字节编址：1B对应一个地址，16B对应4个地址，（16B/1B=2^4）2的20次方是1MB对应20个地址
CPU访问一个地址把地址所属的本块一起放到Cache中起到一个预测的作用，会加快计算机的运行速度。
主存大但是慢 Cache 小但是快…(小声bb：真费劲…)
cache有的主存里一定有主存的副本存在了cache里面。
通俗来说：
手机里有很多程序，经常用的是B站和微信就把小破站和微信放在cache里面，这样信息交换的速度快，体验好。

空间局部性原理，某次访问的数据，在未来某一刻可能再次访问它及他周边的数据。

块：主存里的一大块地址打包放在cache里
映射：主存的大块放在cache的哪去

全相联映射

全部随便放,爱放哪放哪。

组相联映射

以组为单位放，组间随便，第一块放在第一个，第二块放在第二个…几个为一组看题里规定或者看自个想什么样,以下是2个一组的

直接映射

按顺序依次排放，放满了cache 接着从头开始放，循环往复。

我们来看几种不同的说法：

这个表做题很重要…

同样都是主存物理地址，代表着一串二进制数。只不过就是从不同的位置分了个段。
俗话说：你是个人，从脖子开始分开，就是脑袋和下身；从腰子开始分开就是上身和下身。
从哪里分就有不同的意义。

主存与Cache的地址映射

信息从主存→Cache中，如何定位？
Cache的容量小于主存，需要采用某种算法确定主存和Cache中块的对应关系；
地址映射
主存中数据块调入Cache中时，主存数据块与Cache行之间的映射关系；
地址变换
CPU访存时，将主存地址按映射函数关系变换成Cache地址的过程；

例：某机主存容量为1MB，划分为2048块，每块512B；cache容量为8KB，划分为16块；每块512B。
主存地址共20位，块内地址9位，主存块号11位。
由于cache的块数远小于主存的块数，因此一个cache不能唯一地、永久地只对应一个存储块，在cache中，每一块外加有一个标记，指明它是主存的哪一块的副本（拷贝）。

例题

【例】设主存容量1MB, cache容量16KB，块的大小是512B,采用全相联映射方式。

（1）cache的地址格式：
cache的容量是16KB，所以按字编码的话，cache的总线长度是14位。
块的大小是512B，也就是说块内地址是9位。
因此块标记 14-9=5位，也就是说cache一共有32行。

（2）主存的地址格式
主存容量1MB，一共是20位。
块的大小是9位，所以块标记公用11位。一共2048块。

（3）块表的容量
根据行的数量和块标记的位数，可以得到块表的容量是 32*11位
这个块表不包含地址部分，只有标记部分。块表中块的数量由cache行的数量决定。

（4）画出直接地址映射的示意图
（某位学长说2048/32=64可以整除，so 内存最后一块B2047->L31）

【例】有一个cache的容量为2K字,每块为16字问:
(1)该cache可容纳多少个块?
(2)如果主存的容量是256K字,则有多少个块?
(3)主存的地址有多少位?cache的地址有多少位?
(4)在直接映射方式下,主存中的第i块映射到cache中哪一个块?
(5)进行地址映射时,存储器地址分成哪几段?各段分别多少位?
（1）2k/16=2¹¹/2⁴=2⁷块
（2）256k/16=2¹⁸/2⁴=2¹⁴块

拓：

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