《计算机组成原理》第3章 内部存储器.ppt

* * 特点 一个主存块只能调入Cache的一个特定行中 。 优点 该映射函数实现简单，查找速度快； 主存地址的中间c位即为Cache的行地址； 在块表对应单元中，使用高t位地址（主存标记）进行比较，决定是否命中； 缺点 灵活性差； 主存的2t个字块只能对应唯一的Cache字块，即使Cache中别的字块空着也不能占用。 直接映射Cache的特点 直接映射 7 2 E H A11 A0 标记 Cache … … … … 行0 行1 字0 字15 字0 字15 字15 字0 行7 行2 … … 每块16字 主存共分为32区 · 主存每区第2块的内容只能拷贝到 cache的第2行，若该地址内容已 在Cache中，则Cache第2行的标 记中记入01110（区号） · 访问时，由地址的A6-A4选中该 Cache行，取出区号比较，如相 符，由行号+块内地址访问该字 01110 1110 01110 010 A11 A4 A3 A0 块内地址 块号 A6 A7 区号 Cache共8行 1110 010 A6 A4 A3 A0 行内地址 行号 Cache地址 * * 设主存共512个单元（字节）， Cache共32个单元，块大小为8个字节，试用直接映射方式组织Cache。 Cache共32个单元，每行8字节 Cache地址需5位，共32/8=4行 Cache地址为：Cache行号c=2，行内地址b=3 主存512个单元，每块8字节； 主存地址需9位(29=512)，共512/8=64块 主存地址包括：主存块号m=6，块内地址b=3 直接映射举例（1/3） 2位Cache行号 3位行内地址 4位主存标记 2位Cache行号 3位块内地址 * * 直接映射举例（2/3） 0000 0000 CPU发送地址：0000 01 001 ⊕ 命中 * * 直接映射举例（3/3） 若CPU发出的主存地址为0000 01 001； 先取高4位地址（主存标记0000）送往比较器的一端； 再用中间的2位地址（Cache行号01），在块表中取出该单元中保存的主存标记送往比较器的另一端； 若二者相等，则为命中，直接访问Cache的第01行中地址为001的单元，读取数据； 若二者不相等，则为未命中； 直接使用0000 01 001地址访问主存单元； 同时，将主存地址0000 01 000~ 0000 01 111的8个字节内容送到Cache的11000~11111单元中； * * 【例2】设主存容量1MB，Cache容量16KB，块的大小为512B，采用直接映射方式。 块表的容量多大？ 画出地址映射及变换示意图。 主存地址为CDE8FH的单元在Cache中的什么位置？ 行地址 行内地址 13 9 8 0 Cache地址格式 主存的地址格式 主存标记 Cache行号 块内地址 19 14 13 9 8 0 * * 【例2】设主存容量1MB，Cache容量16KB，块的大小为512B，采用直接映射方式。 块表的容量多大？ 块表的大小为25×6位； 画出地址映射及变换示意图。 见下页图； 主存地址为CDE8FH的单元在Cache中的什么位置？ 主存地址CDE8FH＝1100 1101 1110 1000 1111 对应于Cache的第01111行，行内地址为010001111 * * 第0块 第1块 … 第31块 第0块 第1块 … 第31块 第0块 第1块 … 第31块 第0块 第1块 … 第31块 第0区 ? ? ? 第1区 第2区 第63区 MM 块标记 ? ? ? ? ? ? 第0行 第1行 第Y行 第30行 第31行 ? ? ? ? ? ? 6位 5位 9位 Cache 块标记 Cache号 块内地址 主存地址 Cache地址 0 1 2 Y 30 31 比较 命中 块表 直接映射方式下的地址映射及变换示意图 * * 组相联映射是直接映射和全相联映射的一种折中方案。 映射关系 将Cache中等分为若干组，主存中的每一块只能映射到Cache的特定组中，但是可调入到该组的任一行中；组相联映射方式将Cache分成u组，每组有v行，主存块存放到哪一组是固定的，至于存放到哪一行是任意的 组间为直接映射，组内为全相联映射。 设Cache共u组，每组r行，设Cache行的总数量为m，组号为q，主存块号为j，则映射函数如下: 组号 q= j m