Cache

直接映射 地址映象规则： 主存储器中一块只能映象到Cache的一个特定的块中。

组相联映射（行即块）

直接映射虽然简单方便，但是如果程序同时用到了对应于同一个cache行中的两个主存地址，那么就会发生冲突，结果就是导致这个cache行不停的进行替换操作。所以就有了组相联映射。

将这cache存储器中的256个行分为了4路，每路有64个cache行。这时根据组索引找到的 cache行不再是一个，而是同时找到 4个 cache行，所以才被称为组索引。每路中包含一个cache行。如下图12.7所示，便是一个组相联映射的cache。 因为现在每路中有 64 个 cache 行，所以组索引的宽度变成了6位，而标签域的标签宽度变成了12位。 直接映射中组索引一次只能对应一个cache 行，而现在组相联映射中组索引一次能对应4个cache行，所以现在主存中的一个地址可以存放到4个cache行中的任意一行。 而在直接映射中，主存中的一个地址只能存放到对应的一个cache行中。所以一个cache行被替换的概率减少为原来的四分之一。

我们所说的地址是指的存储单元的个数，即地址线可寻找的地址。关于存储容量的理解，可用下述例子理解：

假设有100个房间，一个房间住一个人，为了找到某个人，就要给这些房间编号，从0到100，那么房间的总容量就是’‘100间x1人’’。在找人的过程中，我们只关心房屋编号而不是里面住的人。这是一般的情况。 比较特殊的情况是，一个房间住了更多的人，比如四个。我们给一个房间标号，就可以找到四个人，可以在相同时间内找到更多的人，这时房间的总容量就是’‘100间x4人’’。 对应到存储容量中理解，一个人就是一个字节，现实系统中的机器，现在也是普遍采用字节编址的，这时地址成为字节地址。而四个人在一个房间，四个字节组成一个新的单位，叫做字，这时的地址就称为字地址。 我们只关心存储单元的个数也就是地址线数可以找到地址范围。不考虑是以字节为单位还是以字为单位。但需要在题目中找到，区分出我们求的是字节地址还是字地址。 如果我们明确按字编址，那就用字地址；没有说明的时候，根据题目给出的容量表述单位，一般采用字节编址。不附加说明的话主要看存储器的容量表达形式。如存储器容量为521KB，就是以字节为单位编码；主存容量为512Kx16位，就是以字长为16位的字编码。

题目解析 题目可得信息：未指明为字编码，同时主存容量表示为512KB，可确定本题采用字节编码形式。在本题中将字节看成最小单位，不可再分。

（1）Cache地址为4K（K大写），不用考虑字节B； 可容纳多少块即求块数，有三种求法： 总块数 =总容量/一个块中的总容量= 总字数/一个块中的字数 = 总字节数/一个块中的字节数；（主要就是统一单位，位/字节/字）

（2）同（1）

（3）关于直接映射，由于i=j mod C(C为Cache的块数) ,映射到第几块，要看余数，余数为5的被放到第五块，故第一个就是5。答案就是kC+5（K=0，1…),有多少个？为了保证主存的地址都可以映射到Cache中，个数主存容量/Cache容量。

（4）分别求出如下的地址位数，对于直接映射。 字块内地址：按字节编码，一个字块的总字节的地址位数=log2总字节数 16*32/8=64,log64=6;需要六位，其中高4位是字编码，表示16个字，低2位是字节编码，共32/8=4个字节。 Cache字块地址：地址可以理解为个数，也就是字块个数。（1）中方法。 主存字块标记：可以用标记区分Cache中不同的主存地址位置，通过标记对应唯一的地址表示。就是主存地址长度与Cache地址长度之差。 这三部分共同构成了主存地址。 参考答案

题目解析 （0） 分析题目：

（1）确定主存地址个段的位数 需要先求的值：主存和Cache的地址位数，Cache中的块数和组数。 组数=总块数/4； 主存24位，Cache13位，块数213/8/（32/8）=210个，组数=28 字块内地址（每个字块的字节大小）和题目一的计算方法相同； 8x（32/8）=25,5位 组地址：即组数；28/22=26;6位 主存字块标记：主存地址位数=字块内地址位数-组地址位数，24-5-6=13位 （2）

回答juanjuan的问题: 为啥直接和全相联主存字块标记是主存地址减去cache地址，组相联还要减去块内地址？ 主存字块标记的作用是为了判断所读的信息是否已在缓存中，根据Cache地址定位主存地址。 子块内地址是为了给所存信息标号。和Cache块内地址总是一一对应，和我们寻找块号无关。 直接映射的Cache字块地址是为了给每个子块内的字位置编号。已知Cache字块地址就可以确定此地址会映射到某一个块的确切位置，它要么在，要么不，而这就由标记确定，从而实现一一对应。 全相联映射，其实因为地址在块上的位置是随机的，所以需要剩下全部的标记索引。 无论组成主存地址有几部分，任何一部分都可以用完整主存地址位数—其余部分的主存地址位数表示，这样就可以实现Cache地址和主存地址一一对应。 该问题有、奇怪。。。

参考于Cache与主存之间的全相联映射、直接映射和组相联映射的区别 里面讲的适合理解原理。