計算機原理 4.9 Cache地址映射與變換方法


1、主存與cache地址映射概述

 

 

 主存數據如何遷至Cache才能實現快速查找?

常見的三種映射方式:

全相聯

直接相聯

組相聯

2、全相聯映射的工作原理

 

 

 主存分塊,Cache分行,兩者大小相同。

設每塊4個字,主存大小為1024個字,則第61個字的主存地址為:

00001111    01  (塊號     塊內地址)

主存分塊后地址就從一維變成二維

映射算法:主存的數據塊可映射到Cache任意行,同時將該數據塊地址對應行的標記存儲體中保存

 

 

 

 

 

 全相聯映射的特點:

1、cache利用率高

2、塊沖突率低

3、淘汰算法復雜

應用場合:

小容量Cache

 

3、直接映射的工作原理

 

 

 主存分塊,Cache分行,兩者大小相同

主存分塊后還將以cache行數為標准進行分區

設每塊4個字,主存大小為1024個字,Cache分為4行,第61個字的主存地址為:

000011    11    01(區號,區內塊號,塊內地址)

主存地址從一維變成三維

映射算法:

Cache共n行,主存第j塊號映射到Cache的行號為:

i=j mod n

即主存的數據塊映射到Cache特定行。

 

 

 

 

 直接映射的特點

Cache利用率低

塊沖突率高

淘汰算法簡單

應用場合:

大容量Cache

 

4、組相聯映射的工作原理

主存分塊,cache分行,兩者大小相同

Cache分組(分組中包含K行),本例假定K=4

主存分塊后還將以Cache組數為標准進行分組(本例中,Cache共8行,兩組,所以Cache每兩個塊就分一個組)

設每塊4個字,主存大小為1024個字,Cache分為4行,第61個字的主存地址為

09000111   1   01  (組號,組內塊號,塊內地址)

主存地址從一維變成三維

映射算法:

Cache共n組,主存第j塊號映射到Cache的組號為:

i=j mod n

即主存的數據塊映射到Cache特定組的任意行。

 

 

 

 

 

 組相聯映射各方面特點都位於全相聯映射和直接映射之間。


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