6.15 全相联缓存

全相联缓存

概念

全相联缓存（Fully Associative Cache）中所有行组成一个组（即 S=1），每个地址可以映射到任何一行。

访问过程

1. 没有组索引——地址中只有 tag 和 块偏移
2. 将地址的 tag 与所有行的 tag 进行比较 3.如果任何一行匹配且 $valid\to \ast \ast$命中** 4.否则 $\to \ast \ast$不命中**

优缺点

优点	缺点
无冲突不命中	需要比较所有行的 tag
空间利用率最高	硬件实现复杂、速度慢
替换策略灵活	不适合大容量缓存

应用场景

全相联缓存主要用于小容量但需要避免冲突的场景：

• TLB（Translation Lookaside Buffer，快表）— 虚拟地址到物理地址的映射缓存
• 处理器的小型专用缓存
• 容量通常较小（几十到几百行）

与直接映射对比

-直接映射：组索引决定唯一位置 $\to$冲突不命中 -全相联：任意位置 $\to$无冲突，但搜索成本高

• 是折中方案

全相联可以看作是 E = 总行数的组相联。

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相关笔记：

链接到

• 上一个知识点：6.14 组相联缓存
• 下一个知识点：6.16 缓存写操作