キャッシュ容量が小さい場合、それはコンテンツのサブセットのみメインメモリの内容を保存し、キャッシュとメインメモリのデータ交換は、ブロック単位です。キャッシュに情報を入れるためには、アドレスマッピングと呼ばれているキャッシュにメモリアドレスを見つけるためにいくつかの関数を適用する必要があります。情報がマッピング関係キャッシュによってロードされた後、CPUは、プログラムにメモリアドレスがキャッシュアドレス、アドレス変換処理は、変換と呼ばれるであろうプログラムを実行します。
キャッシュアドレスマッピング方法は、マップされた直接のフルアソシアティブ、および連想マッピングマップを設定します。1メガバイトのコンピュータのメインメモリ容量を仮定し、2048個のブロックに分割され、各ブロック512B、キャッシュ8KBの容量、各ブロックは512Bである、16個のブロックに分割されます。一例として、以下の3つの基本的なアドレスマッピング方法を説明します。
直接マッピング
図3-14に示されているキャッシュの組織直接マッピング。メインメモリのブロックがキャッシュに特定のブロックにマッピングすることができます。例えば、メイン・メモリ・ブロック0、第16、...、2032は、キャッシュ・ブロック0にマッピングすることができ、第1の主記憶装置、第17、...、2033のみこれは、キャッシュ内の最初のブロックにマッピングすることができます.......
直接マッピングは、そのハードウェアが簡単で、低コスト、高速アドレス変換ですが、問題は置換アルゴリズムを伴わない、アドレスマッピングへの最も簡単な方法です。しかし、このアプローチは柔軟十分ではない、キャッシュ記憶空間が十分に活用されていない、メインメモリの各ブロックが衝突しやすいだけ固定された位置を保持することができ、キャッシュの効率が低下し、使用大容量のキャッシュのために、したがってのみ適し。例えば、プログラムは、メインメモリとキャッシュ16への最初のコピーと同時にメインメモリの第2のブロック、好ましくは0〜16、0を参照して繰り返す必要があるが、それらは唯一のキャッシュ・ブロック0にコピーすることができるのでキャッシュの他の空の収納スペースには2つのブロックが交互にヒット率を減らすことで、その結果、常にキャッシュに充電されているように、占有されていない場合でも、行きます。
完全連想マッピング
図3-15は、任意のメインメモリキャッシュのいずれかの位置にマッピングすることができる、完全連想キャッシュ組織マッピングです。
完全連想マッピングより柔軟な方法は、メインメモリの各ブロックがキャッシュのうちピース限り、キャッシュ、キャッシュ高効率、競合ブロックの低い確率のいずれかにマッピングすることができ、いずれかのメインメモリに転送することができます。しかし、より困難なキャッシュのコンパレータ回路を設計し、実装することにより、この方法では、キャッシュが使用される小容量に適しているだけです。
セットアソシアティブマッピング
図3-16に示すように、セットアソシアティブと直接マッピングは、実際に、その構造を完全連想マッピングを損なうマップ。キャッシュとメインメモリは、メインメモリブロックの数とグループ数、グループの間の直接マッピングは、グループ内の完全連想マッピング内のキャッシュに同一のパケットをグループ化されます。つまり、キャッシュは、グループにUに分割され、Vの各ブロック、ブロックグループが柔軟された堆積物として、グループが静止しているメインメモリに記憶されます。例えば、メインメモリ256は、8つの各グループは、キャッシュは、2つの8つのグループに分け、グループに分割されます。
固定されたメインメモリの各ブロックとキャッシュ・グループ番号との間のマッピングが、自由に、対応するキャッシュ・グループのいずれかにマッピングすることができます。0の例えば、メインメモリ、8 ......第一キャッシュ・グループ0マッピングされるが、キャッシュ0は0又は1の第1グループにマッピングされてもよい。第一のメインメモリ、第一9 ......最初のグループはキャッシュにマッピングされるが、キャッシュ・グループ1または3番目のブロックの2にマッピングすることができます。
しばしば使用されるキャッシュセットアソシアティブ、各グループ内のブロック2,4,8,16、双方向として、4、8、16ウェイアソシエイティブキャッシュを設定します。セットアソシアティブキャッシュの最初の2つの方法は、両方の利点を適度に広く使用されているので、両方の欠点を回避し、ために考慮に入れて、妥協です。
