University-notes/2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/19 билет/1.md

#### Кэш прямого отображения(Direct mapped cache). Поля строки/блока кэша. Проецирующая функция.

**Кэш прямого отображения** - стратегия размещения блока основной памяти в кэше, где блок размещается в одном строго определенном месте, определяемом функцией размещения.

Существует три стратегии размещения или проецирования блока основной памяти в кэш:
1. **Direct mapped cache**
   Строго в одно определенное место, определяемое функцией проецирования: index = (адрес блока) MOD (число блоков в кэше)
2. **Fully associative cache**
   В любом месте (нет проецирующей функции).
3. **Set associative cache:**
   В ограниченном наборе мест. Набор - группа блоков в кэше. Блок проецируется строго на один набор, но он может размещен в любом месте набора. Функция проецирования:
   
   index = (адрес блока) MOD (число блоков в кэше)

Кэш, имеющий n блоков в наборе называется $n$-канальным наборно-ассоциативным ($n$-way set-associative).

**Функция проецирования** - функция, определяющая место размещения данных из основной памяти в кэше.

Для любой строки кэша нужно хранить:
1. Кэшированные данные.
2. Адрес оперативной памяти, из которой данные кэшированы. Если адрес совпадает с адресом, к которому мы обратились, значит там наши данные. В противном случае надо читать данные из памяти.
3. Бит валидности - признак того, что содержимое записи кэша актуально, т.е строка действительно содержит закэшированные данные.

32-битный адрес разбивается на следующие поля:
1. Последние 2 бита - биты смещения.
   Относятся к адресации внутри кэш-блока, т.е это внутри блока байты с номерами 0,1,2,3.
2. Предыдущие 3 бита - биты, которые были получены от операции:
   (адрес блока) MOD (число блоков в кэше)
3. Все остальное - тег. 
   Возможные адреса блоков, которые могут храниться в конкретной записи в кэше. Если тэг из кэша равен тэгу из адреса, по которому обратились, и бит валидности установлен, то диагностируем попадание и берем данные из кэша.