今天来着重学习了Cache的映射机制和替换算法，在这简单总结一下。

Part 1： cache映射机制

cache的映像机制：是指在CPU发出访问主存指令后，存储器地址先被送到cache，若命中则直接对cache进行访问。

下面阐述cache映射机制的三种类型。

[if !supportLists]一、[endif]直接映射：是以随机存取存储器作为cache存储器，电路简单，主存地址呗分为三个部分（从高到低）：区号、页号、页内地址。根据该三个区域与cache进行直接映射。从下面的例子看可能更加直观：

内存容量为1GB，cache的容量为8MB，页面大小为512KB，求区号和页号位数。

①求区号：区号=内存容量/cache地址 = 128个，即7位

②求页号：页号=cache容量/页面大小 = 16页，即4位

直接映射存在缺点：地址块之间冲突绿很高，因为，主存内第n页即在cache的第n标记块中。进一步会导致cache存储空间利用不足。

[if !supportLists]二、[endif]全项链映像：主存中每一页可以映像cache中任意一页。其中主存地址划分为两部分，地址部分和数据部分。顾名思义，地址部分存放存储器地址；数据部分存储数据。其特点：cache的标记为=主存地址位，则存放相同主存中的内容，cache所需要的空间更大，导致cache的成本更高。

cache命中方式：将主存标记与cache标记逐个对比，直到命中。可见缺点：cache对比

速度慢，电路设计困难，只适合用于小容量的cache。

[if !supportLists]三、[endif]组相联映像：介于直接映像和全相联映像之间。全相联映像方式以页为单位，可以自由映像，没有固定的对应关系；直接映像方式中，主存分组，主存组内各页与cache的页之间采取的是固定的映射关系；然而在组相联映像中，主存与cache都分组，主存中一个组内的页数与cache相同。

其规则：主存中组与cache中组成直接映像关系，单每个组内的页是全相联映像关系、

下面采用例子进行阐释。一主存分为128个区，每个区8个组，每个组2个页。组相连

映像方式的主存地址。

Part2： 替换算法

cache存在未命中的时候，如果cache未命中，则需要将内容与内存中进行替换，这边是替换算法。目的是为了淘汰cache中某些旧数据，替换上新的需要使用的数据。

常用的替换算法有三种：随机算法、先进先出法、最近最少使用法。

[if !supportLists]一、[endif]随机算法：这是最简单的替换算法，不管内容进入到cache采用了什么方式，新的数据如果想要进入到cache当中则随机淘汰一页。

[if !supportLists]二、[endif]先进先出算法（FIFO），按照调入cache的时间先后顺序进行淘汰。如果新数据想要进入cache，则将里当前时间最久远的数据页替换掉，这一定程度上满足程序的时间局部性原理。

[if !supportLists]三、[endif]最近最少使用算法（LRU），LRU算法是吧CPU最近最少使用的数据块作为被替换的快，这样就要使用到一个计数器或者一个时间记录位，记录数据最近访问的最新时间，作为被替换的标准。这样最大程度满足了程序的时间局部性原理。

[if !supportLists]一、[endif]

Part3：写操作

cache中的数据需要保证与内存中一致，所以离不开写缓存。写cache常用到一下三种方法：写直达、写回、标记法。

[if !supportLists]二、[endif]写直达（write through），当要写cache的时候，数据同时写回内存。这样如果新的数据想要进入cache的话，可以直接覆盖，无需再次写回内存。

[if !supportLists]三、[endif]写回（write back），CPU修改Cache的某一块，数据不立刻写回缓存，而是从当前cache中淘汰，淘汰后块中数据写回缓存。这种策略经常需要标记单元是否修改，用于判断是否需要更新内存中页内数据。

[if !supportLists]四、[endif]标记法，对cache中每一个数据设置一个有效位，数据进入cache后，有效则标记为1，更新后则标记为0。用1和0区分访问cache和内存。1访问cache，0访问内存。这样有效的共同使用起来了cache与内存，但是存在读脏情况，需要定期更新。