cache与主存之间的地址映射方式PPT

在计算机系统中，主存和高速缓存（Cache）之间的地址映射是通过以下几种方式实现的：直接映射(Direct Mapping)在直接映射中，主存的某些部分...

在计算机系统中，主存和高速缓存（Cache）之间的地址映射是通过以下几种方式实现的：直接映射(Direct Mapping)在直接映射中，主存的某些部分直接映射到Cache的特定位置。这种方式下，每当CPU要访问主存的某个地址时，都会自动找到对应的Cache地址。如果该地址在Cache中不存在，那么Cache就会从主存中加载该数据。这种方式的优点是简单高效，但缺点是当主存的某些区域被频繁访问时，可能会导致这些区域的Cache命中率降低。此外，由于主存和Cache的容量都很大，因此直接映射只能适用于它们之间的一对一映射，这将导致大量的主存无法被Cache，从而限制了Cache的使用效率。一次映射(One-Way Mapping)一次映射也称为直接映射的一种变体。在这种方式下，主存的一部分被映射到Cache中，但并不是全部。当CPU要访问主存的某个地址时，它首先会检查该地址是否在Cache中。如果该地址在Cache中，那么CPU就会直接从Cache中读取数据。如果该地址不在Cache中，那么CPU就会从主存中加载数据到Cache中，并将该数据与主存中的原始数据进行关联。这种方式的优点是简单高效，而且可以有效地提高Cache的命中率。但是，由于主存和Cache的容量都很大，因此一次映射只能适用于它们之间的一对一映射，这将导致大量的主存无法被Cache，从而限制了Cache的使用效率。多次映射(Multi-Way Mapping)多次映射也称为组相联映射。在这种方式下，主存的多个区域被映射到Cache的多个位置。当CPU要访问主存的某个地址时，它首先会检查该地址是否在Cache中。如果该地址在Cache中，那么CPU就会直接从Cache中读取数据。如果该地址不在Cache中，那么CPU就会从主存中加载数据到Cache中，并将该数据与主存中的原始数据进行关联。这种方式的优点是可以有效地提高Cache的命中率，因为多个主存地址可以被映射到同一个Cache位置。但是，由于需要维护多个映射关系，因此这种方式的缺点是复杂度高、开销大。全相联映射(Fully-Associative Mapping)全相联映射也称为直接映射的一种变体。在这种方式下，主存的每个区域都可以被映射到Cache的任意位置。当CPU要访问主存的某个地址时，它首先会检查该地址是否在Cache中。如果该地址在Cache中，那么CPU就会直接从Cache中读取数据。如果该地址不在Cache中，那么CPU就会从主存中加载数据到Cache中，并将该数据与主存中的原始数据进行关联。这种方式的优点是可以有效地提高Cache的命中率，因为主存的每个区域都可以被映射到Cache的任意位置。但是，由于需要维护大量的映射关系，因此这种方式的缺点是复杂度高、开销大。此外，由于主存和Cache的容量都很大，因此全相联映射需要大量的存储空间来维护映射关系。