直接缓存映射Direct Mapped Cache

这张图展示了**直接映射缓存(Direct Mapped Cache)**的结构和工作原理,并解释了如何将主存中的块映射到缓存中的特定行(组)。以下是引用第 0 块和第 8 块时的细节分析:

直接映射缓存的特点

  • 映射规则:主存中的每个块只能映射到缓存中的唯一位置。
  • 地址分解
    • 地址分为标记位行号两部分。
    • 行号用于定位缓存中的具体行。
    • 标记位用于判断缓存行中的数据是否与当前访问的主存块匹配。

第 0 块和第 8 块的映射

在这张图中,主存的第 0 块和第 8 块都映射到缓存的第 0 行。这是因为:

  • 行号计算方式 :行号 j 的计算公式为:
    j = i m o d    2 m j = i \mod 2^m j=imod2m
    其中 ( i ) 是主存块号,( m ) 是缓存行数的指数(即缓存有 ( 2^m ) 行)。
  • 示例
    • 主存块 0:( j = 0 \mod 2^3 = 0 ),因此主存块 0 映射到缓存的第 0 行。
    • 主存块 8:( j = 8 \mod 2^3 = 0 ),因此主存块 8 也映射到缓存的第 0 行。

缓存冲突与替换

  • 冲突问题:由于直接映射的唯一性,主存中的多个块可能会映射到缓存的同一个行。例如,第 0 块和第 8 块都映射到缓存的第 0 行。
  • 替换 :当主存的第 0 块被加载到缓存的第 0 行后,如果再访问第 8 块,第 0 行会被第 8 块替换,造成缓存冲突
  • 标记位的作用:标记位用于区分同一缓存行中不同的主存块。当访问发生时,先根据行号找到缓存行,再通过标记位判断该行中的数据是否是所需数据。

总结

  • 直接映射缓存通过行号将主存块映射到唯一的缓存行,简单且快速,但冲突率较高。
  • 第 0 块和第 8 块都映射到缓存的第 0 行,因此如果在较短时间内交替访问这两个块,会频繁发生替换,导致较低的缓存命中率。
相关推荐
七宝大爷14 分钟前
Transformer推理优化:KV缓存机制详解
深度学习·缓存·transformer
卿雪2 小时前
认识Redis:Redis 是什么?好处?业务场景?和MySQL的区别?
服务器·开发语言·数据库·redis·mysql·缓存·golang
虹科网络安全3 小时前
艾体宝干货 | Redis Python 开发系列#6 缓存、分布式锁与队列架构
redis·python·缓存
卿雪3 小时前
缓存异常:缓存击穿、缓存穿透、缓存雪崩 及其解决方案
java·数据库·redis·python·mysql·缓存·golang
绝顶少年3 小时前
Redis 五大核心应用场景实战解析:缓存、会话、排行榜、分布式锁与消息队列
redis·分布式·缓存
绝顶少年3 小时前
缓存穿透终极解决方案:布隆过滤器与空值缓存深度解析
缓存
卿雪4 小时前
Redis的数据类型 + 底层实现:String、Hash、List、Set、ZSet
数据结构·数据库·redis·python·mysql·缓存·golang
绝顶少年4 小时前
缓存稳定性进阶:随机过期、缓存预热与热点数据永不过期实战解析
缓存
爬山算法12 小时前
Redis(162)如何使用Redis实现消息队列?
数据库·redis·缓存
u***324313 小时前
【Redis】centos7 systemctl 启动 Redis 失败
数据库·redis·缓存