Cache-Mapping-Techniken werden in Computersystemen verwendet, um die Leistung des Caches zu optimieren. Die beiden wichtigsten Cache-Zuordnungstechniken sind die direkte Zuordnung und die satzassoziative Zuordnung.
Direkte Zuordnung
Vorteile der direkten Zuordnung:
- Einfache Implementierung:Die direkte Zuordnung ist einfach zu implementieren, da jeder Cache-Block einen festen Standort hat.
- Geringe Kosten:Die direkte Zuordnung erfordert im Vergleich zur satzassoziativen und vollständig assoziativen Zuordnung weniger Hardwareressourcen.
- Vorhersehbare Leistung:Da jeder Cache-Block einen festen Speicherort hat, ist die Zugriffszeit vorhersehbar und hängt nicht von den Daten ab, auf die zugegriffen wird.
Nachteile der direkten Zuordnung:
- Eingeschränkte Assoziativität:Jeder Cache-Block kann nur einen Speicherblock enthalten, was zu Konflikten führen kann, wenn mehrere Speicherblöcke demselben Cache-Block zugeordnet sind.
- Geringere Trefferquote:Aufgrund der begrenzten Assoziativität weist die direkte Zuordnung eine geringere Trefferquote im Vergleich zur satzassoziativen und vollständig assoziativen Zuordnung auf.
- Cache-Verschmutzung:Wenn mehrere Speicherblöcke demselben Cache-Block zugeordnet werden, kann es zu einer Cache-Verschmutzung kommen, bei der Daten, auf die häufig zugegriffen wird, durch Daten, auf die weniger häufig zugegriffen wird, überschrieben werden können.
Set-Assoziative Zuordnung
Vorteile der satzassoziativen Abbildung:
- Höhere Trefferquote:Die satzassoziative Zuordnung weist im Vergleich zur direkten Zuordnung eine höhere Trefferquote auf, da dadurch mehrere Speicherblöcke demselben Cache-Satz zugeordnet werden können.
- Reduzierte Cache-Belastung:Durch die Zuordnung mehrerer Speicherblöcke zum gleichen Cache-Satz reduziert die satzassoziative Zuordnung die Cache-Belastung und verbessert die Leistung.
- Gutes Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung:Satzassoziatives Mapping bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung, indem es eine höhere Trefferquote als direktes Mapping bietet und gleichzeitig weniger Hardwareressourcen erfordert als vollständig assoziatives Mapping.
Nachteile der satzassoziativen Abbildung:
- Komplexere Implementierung:Die satzassoziative Zuordnung ist komplexer zu implementieren als die direkte Zuordnung, da zusätzliche Logik erforderlich ist, um zu bestimmen, zu welchem Cache-Satz ein Speicherblock gehört.
- Höhere Kosten:Satzassoziatives Mapping erfordert im Vergleich zum direkten Mapping mehr Hardwareressourcen, da zusätzliche Logik und Schaltkreise erforderlich sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die direkte Zuordnung einfacher und kostengünstiger zu implementieren ist, jedoch eine geringere Trefferquote aufweist und unter Cache-Verschmutzung leiden kann. Die satzassoziative Zuordnung sorgt für ein besseres Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung, bietet eine höhere Trefferquote und eine geringere Cache-Belastung, ist jedoch komplexer zu implementieren.
