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《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
