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1.Cache的基本结构

Cache包括：SRAM，控制逻辑（主存地址寄存器、主存——Cache地址变换机构，替换控制器件和Cache地址寄存器）

2.Cache的读写操作

2.1 读操作

当CPU发出读请求时，如果Cache命中，就直接对Cache进行读操作；

如果Cache不命中，则访问主存，并把该信息从主存调入Cache内。

如果Cache满了，则根据替换算法替换Cache中原来的某个信息

2.2 写操作

Cache保存的是主存的副本，当CPU发出写请求时

1. 如果Cache命中，有可能会遇到Cache与主存内容不一致问题。

   造成原因通常是：

   1. CPU写Cache后，没有立即写入主存；
   2. I/O写入主存后，没有立刻将信息从主存调入Cache更新。

   处理的方法有：

   1. 写直达法：CPU把数据同时写入Cache和主存；

      1. 增加很多不必要的写主存操作，访问存储器速度会变慢
      2. 实现简单，随时保持存储数据的正确性

   2. 写回法：CPU把数据暂时只写入Cache，并用标志注明，等该块被替换时才写回主存。

      1. 减少很多不必要的写主存的操作，访问存储器的速度会提高

      2. 有可能出错，因为主存的字块有可能没有及时被修改

2. 如果Cache不命中，直接把信息写入主存，并有两种处理方法

   1. 不按写分配法：只写入主存
   2. 按写分配法：写入主存，并将该块读入Cache

3. 地址映像

把主存地址空间映像到Cache地址空间

1. 全相联映像：主存的任一块可以被放置到Cache中的任意一个位置

   1. 空间利用率最高
   2. 块冲突率最低
   3. 实现复杂度最大

2. 直接映像：主存中的每一块只能被放置到Cache的唯一一个位置（循环分配），也就是主存块的位置取模Cache块的个数

   1. 空间利用率最低
   2. 冲突概率最高
   3. 实现最简单

3. 组相联映像：主存中的每一块可以被放置到Cache中的唯一的一个组中的任意一个位置

   若主存的第i块映像到第k组，则k=i mod Cache的组数

   例如：假设Cache有8个块，而主存有16个块，我们把Cache分为4各组（0，1，2，3），每个组有两个块，对应的主存也需要4个区，所以每个区有4个块。例如第9块位于区2（8(0)，9(1)，10(2)，11(3)）的第1个块，所以对应到Cache中的第1组的任意一个位置，也就是9mod4=1