试述带有Cache的内存储器的读写原理

在Cache存储系统中，把Cache和主存储器都划分成相同大小的块。因此，主存地址由块号B和块内地址W两部分组成。同样，Cache的地址也由块号b和块内地址w组成。

Cache的基本工作原理如下。

当CPU要访问Cache时，CPU送来主存地址放入主存地址寄存器中。通过主存-Cache地址变换部件把主存地址中的块号B变换成Cache的块号b放入Cache地址寄存器中，并且把主存地址中的块内地址W直接作为Cache的块内地址w装入到Cache地址寄存器中。

如果变换成功（称为Cache命中），就用所得到的Cache地址去访问Cache，从Cache中取出数据送往CPU。如果变换不成功，则产生Cache失效信息，并且用主存地址访问主存储器。从主存储器中读出一个字送往CPU，同时，把包括被访问字在内的一整块都从主存储器中读出来，装入到Cache中去。这时，如果Cache已满，则要采用某种Cache替换算法把不常用的一块先调入主存储器中原来存放它的地方，以便腾出空间来存放新调入的块。由于程序具有局部性特点，每次块失效时都把一块（由多个字组成）调入到Cache中，能够提高Cache的命中率。