Cache 三种的映射方法

转眼都期末了，而Cache的三种映射方式还没有搞清楚，好在看到了这篇简洁的文章，感觉比书上啰啰嗦嗦的好几页讲的清楚多了。

转载自：Cache 功能、映射方法

cache是一种高速缓冲寄存器，是为解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。

主存与cache的地址映射方式有全相联方式、直接方式和组相联方式三种。

 

直接映射(directmapping)

将一个主存块存储到唯一的一个Cache行。

 

全相联映射(fullyassociative mapping)

 

可以将一个主存块存储到任意一个Cache行。

组相联映射(setassociative mapping)

 

可以将一个主存块存储到唯一的一个Cache组中任意一个行。

 

 

 

直接映射

 

多对一的映射关系，但一个主存块只能拷贝到cache的一个特定行位置上去。

cache的行号i和主存的块号j有如下函数关系：i=j mod m　　（m为cache中的总行数）

优点：硬件简单，容易实现

缺点：命中率低， Cache的存储空间利用率低

全相联映射

 

 

主存的一个块直接拷贝到cache中的任意一行上

优点：命中率较高，Cache的存储空间利用率高

缺点：线路复杂，成本高，速度低

组相联映射

 

将cache分成u组，每组v行，主存块存放到哪个组是固定的，至于存到该组哪一行是灵活的，即有如下函数关系：cache总行数m＝u×v       组号q＝j mod u

 

组间采用直接映射，组内为全相联

硬件较简单，速度较快，命中率较高

 

关于Cache的命中率问题：

影响Cache命中率的因素很多，如Cache的容量，块的大小，映象方式，替换策略以及程序执行中地址流的分布情况等等。一般地说， Cache容量越大则命中率越高， 当容量达到一定程度后，容量的增加命中率的改善并不大；Cache块容量加大， 命中率也明显增加，但增加到一定值之后反而出现命中率下降的现象；直接映象法命中率比较低，全相联方式命中率比较高，在组相联方式中，组数分得多，则命中率下降。