全相联是什么 全相联的定义及作用

1、什么是全相联

相联一词通常用于存储器和缓存等计算机组件中。在存储器中，相联指通过存储地址在存储器中找到相关数据的过程。在缓存中，相联则指在缓存中查找数据的方式。全相联是其中一种特殊的相联结构，它与其他相联结构的不同点在于，每个存储地址或数据块在缓存中都可以存储在任何一个位置上，没有任何限制。

2、全相联的优点

相比于其他相联结构（比如直接相联或组相联），全相联拥有几个优点。

首先，由于每个数据块都可以放到任意的缓存行内，可以最大程度地减少缓存不命中率。因为任何数据块都可以在任何缓存行内找到，所以任何缓存不命中都只是单纯的没有预测到需要的数据，而不是行已经被占用的情况。

其次，全相联结构可以在多个层级的缓存中使用，因为每个数据块在任何缓存行内都是唯一的。这就使得在更高级别的缓存中实现全相联成为可能。

3、全相联的缺点

虽然全相联拥有很多优点，但是它也有一些缺点。

首先，全相联比其他相联结构需要更多的硬件实现。CPU需要评估所有的缓存行来查找所需的数据，这会增加延迟和设计难度。在计算资源和功耗限制的情况下，这种代价非常高。

其次，全相联对于高流量的访问（比如服务器或多媒体应用）来说，缓存的大小需要更大，这会导致成本更高的直接结果。

4、全相联的应用

虽然全相联不是最优的缓存结构，但在某些情况下，它仍然被广泛应用。其中最常见的场景之一是TLB（Translation Lookaside Buffer，翻译后备缓存器）。

TLB扮演的角色是将虚拟地址翻译成物理地址，以检索正确的数据。TLB中的词条有点类似于缓存行，在TLB中全相联结构意味着每个虚拟地址都可能出现在任何一个词条中。这使得TLB相对于其他结构来说更加灵活，因为没有ID和TAG这样的硬性的限制。