计算机中的层次化存储是个什么鬼? (2)

所谓直接相联映像是指Cache中的0页只能存储主存中0页的内容,这里主存中0页指的是每个区的0页,比如上图中的0区的0页,1区的16页,127区的2032页等。

在直接相联映像中,只需要记录主存标记、Cache页号和页内地址就能够快速的找到主存中的数据。

使用直接相联映像有个缺点:那就是如果Cache中的0页,存储了主存中0区0页的内容时,如果此时需要存储主存1区中的16页内容,就只能将主存0区中0页的内容从Cache的0页中清除,然后将主存1区中16页的内容存储到Cache中的0页内。冲突率比较高。细心的小伙伴会发现:这其实是违背局部性原理的。

直接相联映像访问速度最快,但冲突率最高。

全相连映像

我们先来看下全相联映像的主存页标记和页内地址的示意图,如下所示。

计算机中的层次化存储是个什么鬼?

此时,使用11位来标识主存页标记,使用19位来标识页内地址。

使用全相连映像需要记录主存与Cache的对应关系,如下图所示。

计算机中的层次化存储是个什么鬼?

接下来,我们来看看全相连映像的示意图,如下所示。

计算机中的层次化存储是个什么鬼?

从图中可以看出,Cache中的任何一个也,都可以存储主存中的任何一个页。

使用全相连映像访问速度最慢,冲突率最低。

组相联映像

组相联映像本质上是直接相联映像和全相联映像的折中。同样的,我们先来看组相连映像的存储示意图。

计算机中的层次化存储是个什么鬼?

此时,在组相连映像中,Cache组号使用3位表示,组内页号使用1位表示,页内地址使用19位表示。其中,3位的Cache组号,1位的组内页号和前面的7位构成了主存页标记;3位的Cache组号,1位的组内页号和19号的页内地址构成了Cache地址。

接下来,我们再来看看主存与Cache的对应关系,如下图所示。

计算机中的层次化存储是个什么鬼?

组相连的映像示意图如下所示。

计算机中的层次化存储是个什么鬼?

由上图可知,在组相连映像中,主存的组与Cache的组是组相联映像关系,而在组内则是通过直接相联映像来访问和存储数据。

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