Wozu dienen die Daten im Cache?

Caching ist eine Technologie, die häufig in Computersystemen verwendet wird, um die Geschwindigkeit des Datenzugriffs und die Systemleistung zu verbessern. Beim Caching werden Daten in einem Speichermedium mit schnellem Zugriff, beispielsweise einem Arbeitsspeicher oder Cache, gespeichert. Das Design des Caches basiert auf dem Konzept einer Datenzuordnung, bei der Rohdaten in Cache-Zeilen gespeichert werden und ein spezifischer Zuordnungsalgorithmus verwendet wird, um die Daten dem Speicherort in der Cache-Zeile zuzuordnen.

Es gibt drei gängige Methoden zum Caching von Datenzuordnungen: direkte Zuordnung, vollständig assoziative Zuordnung und satzassoziative Zuordnung. Diese Zuordnungsmethoden werden im Folgenden einzeln vorgestellt und entsprechende Quellcodebeispiele bereitgestellt.

1. Direkte Zuordnung:
   Die direkte Zuordnung ist die einfachste Datenzuordnungsmethode. Bei der direkten Zuordnung kann jeder Datenblock nur an einem bestimmten Ort im Cache gespeichert werden, der aus der Speicheradresse des Datenblocks und der Cache-Größe berechnet wird. Wenn auf ein Datenelement zugegriffen wird, wird dessen Speicherort im Cache anhand der Speicheradresse des Datenblocks berechnet und die Daten werden an diesem Speicherort gespeichert.

   Hier ist Beispielcode für einen einfachen direkt zugeordneten Cache:

   cache_size = 16  # 缓存大小为16字节
   block_size = 4   # 每个数据块大小为4字节
   
   # 初始化缓存
   cache = [None]