查看“软件设计师精讲 Cache”的源代码

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=== Cache-概念 ===
它可以解决CPU与主存之间速度、容量不匹配的问题
* 在计算机的存储系统体系中，Cache是访问速度<u><big>'''最快'''</big></u>的层次（若有寄存器，则寄存器最快）。
* 使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。（时间局部性、空间局部性）
三级存储体系。 不包含寄存器。


*如果以h代表对 Cache 的访问命中率，<big>t<sub>1</sub></big> 表示 Cache 的周期时间，t<sub>2</sub> 表示主存储器周期时间，以读操作为例， 使用“Cache+主存储器”的系统的平均周期为 t<sub>3，</sub>则   t<sub>3</sub>=h×t<sub>1</sub>+(1-h)×t<sub>2</sub> |其中，(1-h) 又称为失效率（未命中率）。
*直接相联映像：硬件电路较简单，但冲突率很高。
*全相联映像：电路难于设计和实现，只适用于小容量的cache，冲突率较低。
*组相联映像：直接相联与全相联这中。
注：<u>主存和Cache之间的地址映射由硬件直接完成。</u>


=== Cache-映像 ===
地址映像是将主存与Cache的存储空间划分为若干大小相同的页（或称为块）。

例如，某机的主存容量为1GB，划分为2048页，每页512KB；Cache容量为8MB，划分为16页，每页512KB。


=== Cache-直接相联映像 ===
[[文件:Cache直接相联映像.png|无|缩略图|600x600像素]]特点：

电路简单

冲突率高


=== Cache-全相联映像 ===
[[文件:Cache-全相联映像.png|无|缩略图|600x600像素]]

冲突率低；

电路复杂；



=== Cache-组相联映像 ===
[[文件:Cache组相联映像.png|无|缩略图|600x600像素]]
电路复杂度折中

冲突率折中



=== Cache-映像 ===
{| class="wikitable"
|+
!
!冲突率
（高、中、低）
!电路复杂度
（复杂、简单、折中）
|-
!直接相联映像
!高
!简单
|-
!全相联映像
!低
!复杂
|-
!组相联映像
!中
!折中
|}


=== 例题讲解 ===
以下关于Cache（高速缓冲存储器）的叙述中，不正确的是（）。

A、Cache 的设置扩大了主存的容量  √

B、Cache 的内容是主存部分内容的拷贝

C、Cache 的命中率并不随其容量增大线性地提高

D、Cache 位于主存与CPU之间




在程序执行过程中，高速缓存（Cache）与主存间的地址映射由（）

A、操作系统进行管理

B、存储管理软件进行管理

C、程序员自行安排

D、硬件自动完成  √



主存与Cache的地址映射方式中，（）方式可以实现主存任意一块装入Cache中任意位置，只有装满才需要替换。

A、全相联  √

B、直接映射

C、组相连

D、串并联