组相联

计算机组成原理

所属模块：CO-3 存储系统（Cache 与存储层次） · 本模块第 6 / 15 个概念

在「CO-3 存储系统（Cache 与存储层次）」概念体系中的位置

flowchart TD
    A["CPU 与主存速度差<br/>+ 局部性原理"] --> B["引入 Cache"]
    B --> C["Cache 容量有限<br/>→ 主存块放到哪里？<br/>地址映射"]
    C --> D1["直接映射"]
    C --> D2["全相联"]
    C --> D3["组相联"]
    D2 & D3 --> E["多个块竞争同一位置<br/>→ 替换算法<br/>随机 / FIFO / LRU"]
    B --> F["写操作 → Cache 与主存不一致<br/>→ 写策略：写直达 / 写回"]
    A --> G["主存自身也要扩容提速<br/>字位扩展 / 多体交叉"]

核心概念：

概念	要点	备注
块（Block/行 Line）	Cache 与主存交换的最小单位（32B/64B 常见）	空间局部性的利用载体：一次取一整块
命中率 $h$	命中次数 / 总访存次数	平均访问时间 $T_a = h t_c + (1-h) t_m$
有效位	该行内容是否有效（开机/切换后无效）	Cache 容量计算必含
脏位（修改位）	写回法下该行是否被改过	决定淘汰时是否写回主存
映射	主存块 → Cache 位置的规则	三种，见下
替换算法	位置冲突时淘汰谁	只在全相联/组相联中有意义（直接映射位置唯一，无需选择）——这是选择题高频陷阱

来源：复习资料 P2 §1–2；王道 2027 计组存储系统章。