【正文】 Cache： 1KB 塊大小： 32B所以：主存分為 2K個塊 CACHE可容納 32個塊 主存地址主存地址 = 塊號塊號 B + 塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址 m Cache地址地址 = 塊號塊號 b + 塊內(nèi)地址塊內(nèi)地址 nn個塊個塊 m個塊個塊① cache塊數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主存塊數(shù)。為什么？ 　　 　　 當(dāng)當(dāng) CPU訪問訪問 cache時，送來主存地址，通過時，送來主存地址，通過 cache主存地址映象變換機構(gòu)判定訪問單元所在的塊是否主存地址映象變換機構(gòu)判定訪問單元所在的塊是否在在 cache中。216。 如不在（不命中），則產(chǎn)生如不在（不命中），則產(chǎn)生 cache塊失效。對后一種情況，需訪問主存。即根據(jù)主存地址，將包含該單元的該單元的 一塊信息裝入一塊信息裝入 cache ， 同時將被訪問單同時將被訪問單元的內(nèi)容直接送給處理器。216。 從從 CPU來的訪存地址來的訪存地址從 cache中讀CPU訪問主存將 訪問單元所在塊送 cache， 并標(biāo)記命中命中不命中不命中cache的工作原理的工作原理檢查 cache是否命中 CACHE的地址映象與變換的地址映象與變換? 全相聯(lián)映象及其變換全相聯(lián)映象及其變換? 直接映象及其變換直接映象及其變換? 組相聯(lián)映象及其變換組相聯(lián)映象及其變換? 地址映象地址映象 ：指每個主存塊按什么規(guī)則裝入：指每個主存塊按什么規(guī)則裝入Cache中。? 地址變換地址變換 ：是指程序在實際運行過程中，如：是指程序在實際運行過程中，如何將主存地址變換為相應(yīng)的何將主存地址變換為相應(yīng)的 Cache地址。? 塊沖突塊沖突 ：是指出現(xiàn)了一個主存塊要進(jìn)入已被：是指出現(xiàn)了一個主存塊要進(jìn)入已被占用的占用的 Cache塊中的現(xiàn)象。? 映象方法選擇的依據(jù)映象方法選擇的依據(jù) ：高速、低價、易實現(xiàn)：高速、低價、易實現(xiàn)、低塊沖突率、高、低塊沖突率、高 Cache空間利用率等。 ⑴ 全相聯(lián)映象及其變換全相聯(lián)映象及其變換全相聯(lián)映象：是指主存中任意一塊可以映象到全相聯(lián)映象：是指主存中任意一塊可以映象到 Cache中任意一塊位置的方式。全相聯(lián)全相聯(lián) 映像方式映像方式Cache塊塊塊塊 0塊塊 1塊塊 2塊塊 3 主存塊主存塊塊塊 0塊塊 1塊塊 2：：：：塊塊 n訪存訪存 地址地址主存的塊標(biāo)記主存的塊標(biāo)記在這種方式中主存地址劃分為二個部分在這種方式中主存地址劃分為二個部分例如：設(shè)主存：例如：設(shè)主存： 64KB Cache ：： 2KB 塊大?。簤K大?。?128B = 27B主存塊號 塊 內(nèi)地址則則 主存主存 = 216/27 = 512（塊）（塊） 塊號是多少位塊號是多少位 ？？ 9位，作為標(biāo)記位，作為標(biāo)記 Cache= 211/27 = 16（（ 塊）塊） 裝入位塊號 B 塊內(nèi)地址主存地址目錄表，其行數(shù)與 CACHE的塊數(shù) 相同主存塊號 B B塊號 b 塊內(nèi)地址 wCache塊號 b b相聯(lián)比較命中 Cache地址11例如：設(shè) 主存 1KB， Cache128B，塊大小 16B。 Cache= 27/24 = 8（塊） 字塊 63字塊 1 字塊 0……字塊 7字塊 1字塊 0… 000000000001主存塊號 字塊內(nèi)地址主存地址m = 6位 4位標(biāo)記Cache 存儲器 主存儲器字塊全相聯(lián)映象特點全相聯(lián)映象特點優(yōu)點：優(yōu)點：　　　塊沖突率最小，　　　塊沖突率最小， Cache空間利空間利用率最高用率最高 。度很難提高且電路復(fù)雜，成本高。中的一塊。個區(qū)。塊一一對應(yīng)。缺點缺點 :塊沖突概率很高塊沖突概率很高 ；； Cache利用率很低利用率很低 。是全相聯(lián)映象。把方式的一種折衷方案。塊。的同一組同一塊。組相聯(lián)映象特點組相聯(lián)映象特點 介于直接映象和全相聯(lián)映象之間。 成本低于全相聯(lián)映象成本低于全相聯(lián)映象 ,速度高于全相聯(lián)映象。? Cache利用率高于直接映象利用率高于直接映象 ,塊沖突概率低于塊沖突概率低于直接映象。 替換算法替換算法（（ 1）） 隨機數(shù)替換算法隨機數(shù)替換算法 當(dāng)需要找替換塊時，產(chǎn)生一個隨機數(shù)，它就是被替換的塊號。 結(jié)論：不是一個好的算法。用情況，所以實現(xiàn)容易，開銷小。用到的。中近期最少使用的塊替換出去。在塊。最大的塊作為替換對象。同一組內(nèi)的各個塊被訪問的先后次序。裝滿后的替換算法。一個重要標(biāo)志。目前許多微型機都使用虛擬存儲器技術(shù)。其基本工作原理與緩存有相同之處。虛擬存儲器與虛擬存儲器與 Cache的幾點區(qū)別的幾點區(qū)別 與主存的交換頻率不同與主存的交換頻率不同 與主存的交換數(shù)據(jù)量不同與主存的交換數(shù)據(jù)量不同 控制方式不同控制方式不同 使用術(shù)語不同使用術(shù)語不同 虛擬存儲器是由價格高、速度快、容量小的主存儲器和價格低、速度慢、容量大的輔助存儲器組成。Cache 主存主存 輔助存儲器輔助存儲器CPU存儲管理硬軟件存儲管理硬軟件　　 主存儲器被稱做主存儲器被稱做 ““ 實存實存 ”” ，它是實際上存在的，它是實際上存在的。頻繁地與 CPU交換信息的主存空間被稱做交換信息的主存空間被稱做 ““ 實存實存空間空間 ”” ， 而虛存空間是一個比實存空間大得多的而虛存空間是一個比實存空間大得多的存儲空間。虛存空間的大小取決于所能提供的虛擬地址的長度。虛擬存儲器中的三個地址空間虛擬存儲器中的三個地址空間 虛擬地址空間：由邏輯地址決定的空間虛擬地址空間：由邏輯地址決定的空間 主存地址空間：由實際的物理地址決定主存地址空間：由實際的物理地址決定 輔存地址空間：由磁盤空間決定輔存地址空間：由磁盤空間決定虛擬地址和物理地址虛擬地址和物理地址物理地址物理地址 ：內(nèi)存的實際地址。虛擬地址虛擬地址 ：取決于機器所能提供的虛存地址：取決于機器所能提供的虛存地址碼的長度，它與實存和輔存的容量無關(guān)。是程序員用來編寫程序的地址空間。例如：某計算機系統(tǒng)，存儲器按字節(jié)編址，可例如：某計算機系統(tǒng)，存儲器按字節(jié)編址，可提供的虛存地址碼為提供的虛存地址碼為 48位，則它所提供的虛擬位，則它所提供的虛擬地址空間為地址空間為 248=256TB 。并建立虛擬地址和主存實地址之間的對應(yīng)關(guān)。系。實際的主存地址或輔存地址。此時虛存地址和主存地址分別被間的信息交換。 虛頁號虛頁號 頁內(nèi)地址頁內(nèi)地址實頁號實頁號 頁內(nèi)地址頁內(nèi)地址虛存地址虛存地址實存地址實存地址 頁的大小和劃分與程序的邏輯功能無關(guān)，由操頁的大小和劃分與程序的邏輯功能無關(guān)，由操作系統(tǒng)軟件來執(zhí)行。 通常頁的大小應(yīng)該是通常頁的大小應(yīng)該是 的整數(shù)倍的整數(shù)倍 (磁盤存儲器每扇區(qū)的存儲容量為磁盤存儲器每扇區(qū)的存儲容量為 512B)， 因此在與磁盤進(jìn)行數(shù)據(jù)交換比較容易配合。 虛頁與實頁之間按全相連方式映像，即虛存中虛頁與實頁之間按全相連方式映像，即虛存中的一頁可以可以存入主存中的任意一頁位置。頁頁 大小及映象方式