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
..过云雨6 分钟前
11.【Linux系统编程】文件系统详解——从磁盘硬件到文件系统
linux·c++·后端·缓存
bst@微胖子2 小时前
阿里通义千问推理优化上下文缓存之隐式缓存和显式缓存
java·spring·缓存
新手小白*2 小时前
Redis Cluster集群理论
数据库·redis·缓存
无聊的小坏坏2 小时前
Redis 从基础到实战
数据库·redis·缓存
天硕国产存储技术站16 小时前
国产固态硬盘推荐:天硕工业级SSDDRAM缓存与HMB技术详解
缓存·固态硬盘·国产ssd·国产ssd品牌
Zhangzy@16 小时前
Rust 内存对齐与缓存友好设计
spring·缓存·rust
喆星时瑜17 小时前
Windows图标修复--缓存重建教程
windows·缓存
qq_3002406317 小时前
spring cache 支持多结构的 Redis 缓存管理器
spring·缓存
chian-ocean19 小时前
VecDeque 的环形缓冲区:从 `head/tail` 到 `wrapping_add`,一次把缓存、SIMD 与 `no_std` 全部打通
缓存
Wenhao.20 小时前
LeetCode LRU缓存
算法·leetcode·缓存·golang