参考书籍----《计算机组成原理》第三版，唐朔飞

Cache--主存映射分为三种：直接映射，组相联映射，全相联映射

一.三种映射方式介绍

1.直接映射

（1）物理模型：

（2）直接映射方式主存地址格式：

 

（3）计算公式

主存字块标记的位数：A

cache字块地址的位数：B

字块内地址的位数：C

由于cache是嵌在主存里的，主存总位数S=A+B+C

通常在解题时，先算出S，再算出cache字块地址位数和字块内地址，最后用S-B-C得到A。

说明一下，题目有两种出法。

第一种，没有指明按照什么存储大小去访存，这种题，默认以一个字节为单位访存。

第二种，指明以字为单位去访存。（字是由一个或多个字节组成）

当以一个字节为单位访存时

S=（主存容量/字节）

B=（cache容量/字块容量）

C=（字块内容量/字节）

当以字为单位访存时

S=（主存容量/字）

B=（cache容量/字块容量）

C=（一个字块里的字数）=（字块内容量/字长）//字长：一个字里的二进制位数

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A=S-B-C

最后，再用A=（主存容量/cache容量)，去验算是否与上面算出的A相等。这种验算只适用于直接映射，因为直接映射的映射过程就是通过不断取chache容量个存储长度作为一个标记的，如上图物理模式所示，i为缓存块号，j为主存块号，C为缓存块数，i=j mod C。

2.组相联映射

（1）物理模型：

（2）组相联映射方式主存地址格式:

（3）计算公式

计算公式与上面的差不多，只是组地址的位数

D=直接映射的cache字块地址位数B减去（组数）

当然，D=cache容量/（一个字块的容量*组数）可以用来验证。

A=S-D-C

 

 

3.全相联映射

（1）物理模型：

（2）全相联映射方式主存地址格式:

（3）计算公式

全相联映射最简单，A=S-C

 

二.题目及解题

例题1（课本P120页例4.8）：
假设主存容量为512KB,Cache容量为4KB,每个字块为16个字，每个字为32位。问： 
(1).Cache地址为多少位？可容纳多少块？ 
(2).主存地址为多少位？可容纳多少块？ 
(3).在直接映射方式下，主存的第几块映射到Cache中的第五块（设起始字块号为1） 
(4).画出直接映射方式下主存地址字段中各段的位数。

由题意可知，默认为以字节B访存

例题2（课本P120页例4.9）
假设主存容量为512K*16位,Cache容量为4096*16位,块长为4个16位的字，访存地址为字。 
(1).在直接映射下，设计主存的地址格式。 
(2).在全相联映射下，设计主存的地址格式。 
(3).在二路组相联映射方式下，设计主存的地址格式。 
(4).在四路组相联映射下，设计主存的地址格式。

课后习题 p152   4.32

设某主机容量为4MB，Cache容量为16KB，每字块有8个字，每字32位，设计一个四路组相联映射（即Cache每组内有4个字块）的Cache组织。

问：求画出主存地址各字段的位数

注意：（1）一般来说，题目上没有明确指定按字编址，那么就默认是按字节编址（一字节8位），如果题目给出的容量是xxxK*xx位，并且说了访存地址为字，那就是按字访问的。

（2）三种映射方式A（主存字块标记）不相同，C（字块内地址）都相同