查缺补漏----Cache命中率与缺失率的辨析

第一类问题对比：

块大小16B，int型数据占4B，所以一个Cache块可以放4个数组，所以访问1个数组，后面3个数组的地址可以在同一个Cache块找到。

一个数组要访问2次，即读这个数组，然后给这个数组赋值，4个数组访问次数8次，第1次cache缺失了，所以缺失率1/8=12.5%

注：如果操作改为a[k]=32，那么只需要给数组赋值即可，也就是1个数组访问1次。

第二类问题对比：

只讲Cache缺失率问题

数组a按行存放，程序 A 按行存取。每个Cache块中存放 16 个 int 型数据（64B/4B=16B），除访问的第一个不命中外，随后的15个全都命中，因此程序 A的命中率为15/16=93.75%。

程序 B 逐列访问数组 a，Cache 总数据容量为 64Bx 8 =512B，数组a一行的大小为 1KB，正好是 Cache 容量的2倍，可知不同行的同一列数组元素使用的是同一个 Cache 单元（因为采用直接映射），因此逐列访问每个数据时，都会将之前的主存快置换出，即每次访问都不会命中，命中率为0。

对比下面这道题：

这里的代码，同样都是将按行访问，变为按列访问，但是对于本题：

如果按行优先访问，Cache大小32B，数组大小4B，所以一个Cache块可以装4个32/4=8个数组，访问第一个数组不命中，剩下的数组命中，即：7/8=87.5%

按列访问同样是87.5%，为什么？

这里采用的是4路组相联映射，数据区8KB，Cache块大小32B，总共256块Cache块。那么有256/4=64组。由于按行优先存放，映射方式：

第一个主存块放在第1组，第二个主存块放在第2组....，相邻的主存块都是放在不同的Cache组中，即放在不同的Cache块中。

这里特别注意，由于数组大小为24*64*4B。轮流放一轮Cache组，也就是将64个主存块放到64个Cache组中，大小为64*32B：

64*32B*3=24*64*4B

所以数组论着放3论的Cache组，就可以放完。4路组相联，所以中间不会出现换入换出的情况。

对比上面说的那道题：

每访问同列不同行的数据，都需要将之前的主存块置换出去，而这里并没有换出的情况，虽然是按列访问，即a[0][0],a[1][0]，两个在不同的Cache块中，但是当访问到a[0][1]的时候，我仍然可以找到Cache，因为访问a[0][0]时，已经将这个主存块调到Cache中了。

所以可以看到，影响命中率：

① 第一次调入的情况会影响命中率

② 调出的情况也会影响命中率，像第一道题，按列访问，每次都要将主存块调出，所以命中率为0。

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由于两道题都出现了需要算某个数组虚拟地址的情况，提供个解题思路：

例如最后一道题：a[1][0]，前面有64个元素，大小64B*4=2^8B=256B，页大小为4KB，所以a[0][0]与a[1][0]在同一页，虚页号不变：00422；偏移量就是64*4=2^8B，那么只需要在：

a[0][0]=00422000H中"000H"的基础上，2^8处修改为"1"即可：

0000 0000 0000---->0001 0000 0000=100H

所以两个拼起来，虚拟地址：00422100H