缓存与主存编址与计算

1. 缓存概念

在计算机的存储系统体系中，Cache是访问速度最快的层次（如果有寄存器，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。

如果以h代表对Cache的访问命中率，t表示Cache的周期时间，t2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t3，则:

t3 = h * t + (1 - h) * t2

其中，(1-h)又称为失效率(未命中率)。

2. 缓存映像

直接相联映像

• 含义：硬件电路较简单，但冲突率很高
• 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

全相联映像

• 含义：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

• 含义：直接相联与全相联的折中

3. 主存-编址与计算

存储单元

• 按字编址：存储体的存储单元是字存储单元，即最小寻址单位是一个字
• 按字节编址：存储体的存储单元是字节存储单元，即最小寻址单位是一个字节

计算所需芯片的总数

根据存储器所要求的容量和选定的存储芯片的容量：

例：若内存地址区间为4000H ~ 43FFH，每个存储单元可存储16位二进制数，该内存区域用4片存储器芯片构成，则构成该内存所用的存储器芯片的容量是多少？

解：字节：43FFH - 4000H + 1 = 400H = 2^10

存储单元总容量：2^10 * 16 bit

每片的容量：2^10 * 16 / 4 = 256 * 16 bit