系统的三级存储结构

缓存Cache-主存储器-辅存（磁盘存储器）

映像规则的三种分类

全相联映像

全相连：主存中的任意一块可以被放置到cache中任意一个位置。

直接联映像

主存中每块只能被放置到cache中唯一的一个位置。
主存i块可以放到cache中的j块。
j=i mod（M） M：cache的块数

组相连映像

是前两种的结合，把cache分组，每一个组对主存都是直接相连，对组内是全相连。
主存第i块映像到第k组。
k=i mod （G） G：cache组数

n路组相连

每组中有n个块（n=M/G）。n为相连度。相连度越高空间利用率越高，块冲突越低，不命中率也越低。

	n	G
全相连	M	1
直接映像	1	M
组相连	1<n<M	1<G<M

通常n<=4

替换算法

随机法

先进先出FIFO

最近最少使用LRU

使用堆栈（可以被随机访问），被访问后重新入栈，提升优先级。当需要替换时，选栈低元素。

写策略

写直达法

不只写入cache也写入主存。缺块不按写分配。

写回法

值写入cache，cache要被替换时才写入主存。（cache需要增添一个修改位），缺块按写分配。

	优点	缺点
写直达法	一致性好	写停顿
写回法	速度快，存储器使用带宽低	比写直达法难实现

cache性能分析

平均访存时间

平均访存时间=命中时间+不命中率x不命中开销

降低cache不命中率

cache不命中分类

1. 强制性不命中
   第一次访问，该块不在cache中。
2. 容量不命中
   cache容量不足以放入整个块。但是又被重新访问。
3. 冲突不命中
   组相连或者直接映像cache中，太多块映像到同一个块中，但对应的块都要访问，产生冲突。

增大cache大小，降低容量不命中概率。
相联度增加，降低冲突不命中。

降低cache不命中开销

两级cache加速

L1块，L2容量大
平均访存时间=命中时间_L1+不命中率_L1x不命中开销_L1
不命中开销_L1=命中时间_L2+不命中率_L2x不命中开销_L2

局部不命中与全局不命中

局部不命中率=该级的cache不命中次数/到达该级的访问次数。
全局不命中率=该级cache的不命中次数/CPU发出访存的总次数

Q.E.D.