主存塊和cache的地址映射方式有哪些

本篇內(nèi)容介紹了“主存塊和cache的地址映射方式有哪些”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

映射方式有全相聯(lián)方式、直接方式和組相聯(lián)方式三種。直接映射可以將一個(gè)主存塊存儲(chǔ)到唯一的一個(gè)Cache行；全相聯(lián)映射可以將一個(gè)主存塊存儲(chǔ)到任意一個(gè)Cache行；組相聯(lián)映射可以將一個(gè)主存塊存儲(chǔ)到唯一的一個(gè)Cache組中任意一個(gè)行。

本教程操作環(huán)境：windows10系統(tǒng)、Dell G3電腦。

cache是一種高速緩沖寄存器，是為解決CPU和主存之間速度不匹配而采用的一項(xiàng)重要技術(shù)。

CPU對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)，通常是一次讀寫(xiě)一個(gè)字單元。當(dāng)CPU訪Cache不命中時(shí)，需將存儲(chǔ)在主存中的字單元連同其后若干個(gè)字一同調(diào)入Cache中，之所以這樣做，是為了使其后的訪存能在Cache中命中。

因此，主存和Cache之間一次交換的數(shù)據(jù)單位應(yīng)該是一個(gè)數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊的大小是固定的，由若干個(gè)字組成，且主存和Cache的數(shù)據(jù)塊大小是相同的。

從Cache-主存層次實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)看，一方面既要使CPU的訪存速度接近于訪Cache的速度，另一方面為用戶程序提供的運(yùn)行空間應(yīng)保持為主存容量大小的存儲(chǔ)空間。

在采用Cache-主存層次的系統(tǒng)中，Cache對(duì)用戶程序而言是透明的，也就是說(shuō)，用戶程序可以不需要知道Cache的存在。因此，CPU每次訪存時(shí)，依然和未使用Cache的情況一樣，給出的是一個(gè)主存地址。但在Cache-主存層次中，CPU首先訪問(wèn)的是Cache，并不是主存。

為此，需要一種機(jī)制將CPU的訪主存地址轉(zhuǎn)換成訪Cache地址。而主存地址與Cache地址之間的轉(zhuǎn)換是與主存塊與Cache塊之間的映射關(guān)系緊密聯(lián)系的，也就是說(shuō)，當(dāng)CPU訪Cache未命中時(shí)，需要將欲訪問(wèn)的字所在主存中的塊調(diào)入Cache中，按什么樣的策略調(diào)入，直接影響到主存地址與Cache地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這也就是本小節(jié)要解決的主存與Cache的地址映射問(wèn)題。

主存與cache的地址映射方式有全相聯(lián)方式、直接方式和組相聯(lián)方式三種。

• 直接映射(directmapping)

  將一個(gè)主存塊存儲(chǔ)到唯一的一個(gè)Cache行。

• 全相聯(lián)映射(fullyassociative mapping)

  可以將一個(gè)主存塊存儲(chǔ)到任意一個(gè)Cache行。

• 組相聯(lián)映射(setassociative mapping)

  可以將一個(gè)主存塊存儲(chǔ)到唯一的一個(gè)Cache組中任意一個(gè)行。

直接映射

多對(duì)一的映射關(guān)系，但一個(gè)主存塊只能拷貝到cache的一個(gè)特定行位置上去。

cache的行號(hào)i和主存的塊號(hào)j有如下函數(shù)關(guān)系：i=j mod m　?。╩為cache中的總行數(shù)）

優(yōu)點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)：命中率低， Cache的存儲(chǔ)空間利用率低

全相聯(lián)映射

主存的一個(gè)塊直接拷貝到cache中的任意一行上

優(yōu)點(diǎn)：命中率較高，Cache的存儲(chǔ)空間利用率高

缺點(diǎn)：線路復(fù)雜，成本高，速度低

組相聯(lián)映射

將cache分成u組，每組v行，主存塊存放到哪個(gè)組是固定的，至于存到該組哪一行是靈活的，即有如下函數(shù)關(guān)系：cache總行數(shù)m＝u×v       組號(hào)q＝j(luò) mod u

組間采用直接映射，組內(nèi)為全相聯(lián)

硬件較簡(jiǎn)單，速度較快，命中率較高

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