Cache之我见¶
对于cache,大家都很了解，但又似乎不完全了解。在从事微架构相关的工作之前，我对cache的了解很局限，只能说出一些表面的东西;在接触微架构之后，才逐渐的对cache有更深的理解。
本文主要目的是记录自己对cache的理解，因此不会再系统的对cache进行描述，会显得干涩，缺少图片，建议结合宝华的cache系列讲解一同观看。
cache结构¶
从理论上来讲，cache可以分为如下三种
- 直接映射（单路组相连）cache
- 多路组相连cache
- 全相连cache
不同的cache结构会有不同的地址划分方案。也可以认为是编码方案。(这种思想在CPU架构中经常使用，比如MMU查找页表的过程也是 对地址进行了划分）但都划分为tag，index，offset这几个区域
直接映射cache¶
直接映射cache是最简单的，它应该是cache设计的第一个版本。有它没它肯定区别比较大。 那么在查找cache的时候，首先匹配index，找到对应的cacheline,然后匹配tag，校验标志位，确认是否命中，如果命中，则根据offset在cacheline中找到具体的数据，不命中就需要去下一级内存中进行查找了。
对于直接映射缓存，一旦不命中，当前index对应的cacheline就会被换出。但实际上，有可能被换出的cacheline也会在不久之后就被用到，这就发生了cache颠簸，大大降低了效率。根本原因还是因为操作地址中的index与tag是一对一的关系，相同的index的不同tag的地址也有可能会满足局部性，但对于直接映射cache，它只能存一个tag。
多路组相连cache¶
为了解决cache颠簸的问题，这里就引入了多路组相连的设计。核心思想是，index锁定的是cacheline组，每一个组员都有它自己的tag，这样就不会因为index一致而必须换出某一个cacheline。这样在理论上要比直接映射好，多路组相连的最坏情况也不过是跟直接映射一样，每次都换出。
这里就引入了一个策略问题，一旦整个组都miss,如何决定换哪一个的问题。
全相连cache¶
全相连是一种极端情况，只有一个组，可以根据策略来决定到底换哪一个。当然，在物理上这也是最复杂的。多路组相连的一种兼顾方案。