cache与主存的地址映射

   前一篇写了虚存与主存的地址转换，所以现在就写写cache与主存的地址映像。我会用自己的理解和举例的方法说的明了。

              首先，地址映像是把主存的地址空间用某种方法映像到cache，即就是把主存的程序按照一定的方法装进cache中，并且会建立主存与cache的地址对应关系。

              通常有5种方法来映射，包括全相联映射，直接映射，组相联映射和位选择组相联映射及段相联映射，先介绍常见的前三种。

             一.   全相联映射和变换

                     全相联，用一句话说明就是：主存的任意一块可以映射到cache的任意一块。当把主存的一块装入cache中时，会由相连存储器记录是哪一块。cache的标记存的是主存的块号。在映射的时候会记录主存的块号作为标记。

                    主存的地址格式是：                                     cache的格式是：

                  M和C分别为块号，W为块内地址（字或字节）

                 假设主存容量是16KB，每块16B，则M=10，W=4。 cache的容量是512B，每块16B，则C=5，W=4。则映射的时候，cache前面会有对主存块的标记（10位），若主存的块号与cache的标记相等，则命中，最少比较一次，最多比较2的c次方。

            二.  直接映射

                  直接映射，就是主存的一块只能映射到 cache的特定块中，就是主存的0块只能映射到cache的0块。一般用公式：b=M mod C，是将内存的块号对cache的块号取余。继续用上面的数据。主存是2的10次方块，也就是1024块。cache是32块，按照直接映射的方式：把内存分组，按cache有多少块就把内存的每组分为多少块，将1024块的每组分为32块，则需要分为32组，32组需要用5位来标记。

                      这时，主存的地址格式就成了：  

      T是标记，c是块号，b是块内地址。T的5位就是用来标记组数的。

                       主存                                     cache

    假如有一个地址是10011 01110 111的地址，如何看命中，最后四位是块内地址，不用管，中间五位是块号，是01110，是14，则在cache找块号是14的，再比较第14块的标记是不是和10011相等，相等则命中。cache的标记就是主存的组号。在直接映射中，只需要比较一次，但是可能会存在块冲突的问题。

             三. 组相联映射

                 组相联映射就是将主存的每一组的某一块映射到cache中的某一组的任意一块。组相联映射对cache和主存都进行分组，继续沿用上面的数据，首先对cache进行分组，将cache分为8组，每组4块，那么cache的地址格式就变为：  

      g位组号，r为块号，b为块内地址。

      cache有多少组，则主存的每组有多少块。因此主存的地址格式：

    M-g为主存的组号，g为主存的块号，b为块内地址。因为cache分为8组，所以主存的每一组为8块，用3位来表示。所以组号就是7位，因为主存一共14位。主存与cache建立映射的时候，会记录下映射的主存的组号，即cache的标记就是主存的组号M-g。

    上面表示的就是主存与cache的映射，主存的每一组的0块只能映射到cache的第0组的任意一块，在映射的过程中会需要7位来记录主存的组号，由cache的标记记录。当给定一个地址，来判断是不是命中，比如给定1111110 111 1111这个地址，后四位是块内地址，同样不考虑，中间三位111，是7则在cache的第7组找，找第7组的每一块的标记，和1111110比较，若相等，则表示命中。因此，最少需要比较一次，最多需要比较2的r次方。