cache全相连、组相连、直接映射

字是存放在一个存储单元里的机器数，由若干个比特位组成，具体字长取决于存储器的规格。也就是说它可以是 8 位组成一个字，也可以是 16 位、32 位、64 位，甚至是 1024 位组成。
块在主存中，若干个连续的字可以组成一块。
行是指 Cache 中的一行，等同于主存中的一块。主存中一块的大小有多大，Cache中的一行就有多大。所以有时也会将 Cache 中的行称为块，这点注意一下即可。

一、全相连映射方式：

在全相联映射中，我们将主存分成了 m 块，将 Cache 分成了 n 行，Cache中的一行可以存放主存中的任意一块，如图 (1)。而反过来呢，主存中的一块可以存放在 Cache 中的任意一行，如图 (2) 。Cache 和主存之间是多对多的关系，也就是说 Cache 中的任意一行可以存放主存中的任意一块，这就是全相联映射方式。

全相联映射

二、直接映射

在直接映射中，我们将主存中分成了 m 块，每若干块组成了一个区，其中一个区中的块数取决于Cache中的行数。 **Cache 中有多少行，我们的一个区就由多少块组成。

如下图所示，在直接映射中，每个区的第 0 块只能映射到Cache中的第 0 行，每个区的第 3 块只能映射到Cache中的第 3 行，也就是说 **主存中每个区的第 i 块会映射到Cache中的第 i 行**，**Cache 与主存之间是一对多的关系**，这就是直接映射方式。

在这里插入图片描述

三、组相连映射

在直接映射中，我们将主存中分成了 m 块，每若干块组成了一个区，其中一个区中的块数取决于Cache中的行数。 Cache 中有多少行，我们的一个区就由多少块组成。（这里为了方便以 Cache 中只有 4 行举例，因为 Cache 只有 4 行，所以我们一个区也由 4 块组成 )
如下图所示，在直接映射中，每个区的第 0 块只能映射到Cache中的第 0 行，每个区的第 3 块只能映射到Cache中的第 3 行，也就是说 主存中每个区的第 i 块会映射到Cache中的第 i 行，Cache 与主存之间是一对多的关系，这就是直接映射方式。

组相联映射

四、三种映射的主存地址格式

s 代表块地址，w 代表字地址（也叫块内地址），r 代表行地址，d 代表组地址，s - r 和 s - d 代表了区地址。

1、全相连映射

在这里插入图片描述

2、直接映射

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3、组相连映射

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好的，现在来解释一下这些符号的意思，我们知道主存中有很多个字，现在假设主存中只有 8 个字，那么我们需要用多少位比特位来选择这 8 个字呢？
答案是 3，因为 23 = 8 ，用 3 位数字便可以表示从 000 ~ 111 这 8 种情况，所以当我们的字地址为 w 位时，则可以表示一块中含有 2^w 个字。同理：

当我们的块地址为 s 位时，则可以表示主存中有 2^s 块。**
当我们的行地址为 r 位时，则可以表示 Cache 中有 2^r 行。
当我们的组地址为 d 位时，则可以表示 Cache 中有 2^d 组。
当我们的标记为 s - r 或 s - d 位时，则可以表示主存中有 2^s-r 或 2^s-d 个区。**

补充：
我们知道了块地址有 s 位，字地址有 w 位，那么便可以知道主存中含有多少个字或者说含有多少个存储单元。
因为 “ 块数 * 每块的字数 = 总字数 ” 即 2^s * 2^w = 2^s+w , 所以 主存中共有 2^s+w 个存储单元。