資源描述:
《Cache的地址映射》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、全相聯(lián)映射是指主存中任一塊都可以映射到Cache中任一塊的方式,也就是說,當(dāng)主存中的一塊需調(diào)入Cache時,可根據(jù)當(dāng)時Cache的塊占用或分配情況,選擇一個塊給主存塊存儲,所選的Cache塊可以是Cache中的任意一塊。例如,設(shè)Cache共有2C塊,主存共有2M塊,當(dāng)主存的某一塊j需調(diào)進Cache中時,它可以存入Cache的塊0、塊1、…、塊i、…或塊2C-1的任意一塊上。如圖4-28所示。圖4-28全相聯(lián)映射方式在全相聯(lián)映射方式下,CPU的訪主存地址為如下形式:其中,M為主存的塊號,W為塊內(nèi)的字號。而CPU訪Cache的地址形式為:其中,C為Cache的塊號,W為塊內(nèi)的字號。主
2、存地址到Cache地址的轉(zhuǎn)換是通過查找一個由相聯(lián)存儲器實現(xiàn)的塊表來完成的,其形成過程如圖4-29示。圖4-29全相聯(lián)映射的地址轉(zhuǎn)換當(dāng)一個主存塊調(diào)入Cache中時,會同時在一個存儲主存塊號和Cache塊號映射表的相聯(lián)存儲器中進行登記。CPU訪存時,首先,根據(jù)主存地址中的主存塊號M在相聯(lián)存儲器中查找Cache塊號,若找到,則本次訪Cache命中,于是將對應(yīng)的Cache塊號取出,并送訪Cache地址的塊號C字段;緊接著將主存地址的塊內(nèi)字號W直接送Cache地址的塊內(nèi)字號W字段,從而形成一個訪Cache的地址;最后根據(jù)該地址完成對Cache單元的訪問.全相聯(lián)映射方式的優(yōu)點是Cache的空
3、間利用率高,但缺點是相聯(lián)存儲器龐大,比較電路復(fù)雜,因此只適合于小容量的Cache之用。2.直接相聯(lián)映射直接相聯(lián)映射方式是指主存的某塊j只能映射到滿足如下特定關(guān)系的Cache塊i中:i=j(luò)mod2C(4.2)圖4-30直接相聯(lián)映射方式上圖中,主存的第0、2C、2C+1、…塊只能映射到Cache的第0塊,主存的第1、2C+1、2C+1+1、…塊只能映射到Cache的第1塊,……,主存的第2C-1、2C+1-1、…2M-1塊只能映射到Cache的第2C-1塊。在直接相聯(lián)映射方式下,CPU的訪主存地址為如下形式:其中,T為標志號,C為Cache的塊號,W為塊內(nèi)的字號。在這里,原主存的塊號
4、M實際上被分成了兩個字段:T和C,其中C用于指出主存的塊可以映射的Cache的塊。一般來講,主存的塊數(shù)是Cache的塊數(shù)的整數(shù)倍,也就是說主存的塊數(shù)2M和Cache的塊數(shù)2C滿足關(guān)系式:2M=n·2C在直接相聯(lián)映射方式下,標志號T是隨Cache的每個塊一起存儲的,其地址轉(zhuǎn)換過程如圖4-31所示。圖4-31直接相聯(lián)映射的地址轉(zhuǎn)換當(dāng)一個主存塊調(diào)入Cache中時,會同時將主存地址的T標志存入Cache塊的標志字段中。當(dāng)CPU送來一個訪存地址時,首先,根據(jù)該主存地址的C字段找到Cache的相應(yīng)塊,然后將該塊標志字段中存放的標志與主存地址的T標志進行比較,若相符,說明主存的塊目前已調(diào)入該C
5、ache塊中,則命中,于是使用主存地址的W字段訪問該Cache塊的相應(yīng)字單元;若不相符,則未命中,于是使用主存地址直接訪主存。直接相聯(lián)映射方式的優(yōu)點是比較電路最簡單,但缺點是Cache塊沖突率較高,從而降低了Cache的利用率。由于主存的每一塊只能映射到Cache的一個特定塊上,當(dāng)主存的某塊需調(diào)入Cache時,如果對應(yīng)的Cache特定塊已被占用,而Cache中的其它塊即使空閑,主存的塊也只能通過替換的方式調(diào)入特定塊的位置,不能放置到其它塊的位置上。3.組相聯(lián)映射以上兩種方式各有優(yōu)缺點,而且非常有趣的是,它們的優(yōu)缺點正好相反,也就是說,對于全相聯(lián)映射方式來說為優(yōu)點的恰是直接相聯(lián)映射
6、方式的缺點,而對于全相聯(lián)映射方式來說為缺點的恰是直接相聯(lián)映射方式的優(yōu)點。那么,可否找到一種能較好地兼顧這兩種方式的優(yōu)點的映射方式呢?下面我們就來看看組相聯(lián)映射方式在這種方式下,將Cache分成2u組,每組包含2v塊。主存的塊與Cache的組之間采用直接相聯(lián)映射,而與組內(nèi)的各塊則采用全相聯(lián)映射。也就是說,主存的某塊只能映射到Cache的特定組中的任意一塊。主存的某塊j與Cache的組k之間滿足如下關(guān)系:k=j(luò)mod2u(4.3)設(shè)主存共有2s×2u塊(即M=s+u),則它們的映射關(guān)系如下圖4-32示。圖4-32組相聯(lián)映射方式圖中,主存的塊0、2u、2u+1、…、(2s-1)2u可以
7、映射到Cache的第0組的任意一塊,主存的塊1、2u+1、2u+1+1、…、(2s-1)2u+1可以映射到Cache的第1組的任意一塊,……,主存的塊2u-1、2u+1-1、…、2M-1可以映射到Cache的第2u-1組的任意一塊。在組相聯(lián)映射方式下,CPU的訪主存地址和訪Cache地址分別為如下形式:其中,u為Cache的組號,v為組內(nèi)的塊號。Cache的塊號C=u+v,而主存的塊號M=s+u。也就是說,主存塊地址的后u位指出了主存的這一塊所能映射的Cache的組。與全相聯(lián)映射