缓存的目的是提高外部存储器和内部存储器之间的数据交换效率。
Cache是Cache的一个特殊的内存子系统，它将常用的数据拷贝到Cache中，以便快速访问。高速缓存由标记存储器和数据存储器组成。标记存储器用于存储高速缓存的控制位和块地址标签。控制位用于管理高速缓存的读写操作，块地址标签记录高速缓存中每个块的地址。此地址包含映射到主存的块地址，并对应于高速缓存中的“数据”块。该“数据”存储在高速缓存的数据存储器中。当CPU读取数据时，它首先通过地址总线将物理地址发送到高速缓存，并将其与高速缓存中的块地址标签进行比较。如果存在匹配项，则表示数据已经存在于缓存中（这种情况称为“命中”）。此时，只需将缓存中的相应数据通过数据总线直接传输到CPU即可。但是，如果CPU发送的物理地址与缓存中的块地址标签不匹配，则表示数据不在缓存中（称为“错误”），此时，主存需要将CPU所需的数据地址复制到缓存中，然后缓存将数据传输给CPU。从这个过程可以看出，如果CPU读“hit”，访问速度可以提高很多，但是如果读“error”，cache的存在会减慢CPU的读取速度。因此，采用何种技术和方法来提高读写命中率、降低错误率成为cache设计的关键。增加cache的容量当然可以提高命中率，但是由于成本问题，cache不能无限增加，但是通过适当的映射方法和块替换方法可以提高命中率。如何映射知识扩展缓存中的数据以及如何对应内存中的数据。有三种映射方法：直接映射。如果主存中的一个块只能映射到缓存中的一个特定块，我们称这种映射方法为直接映射。直接映射的访问速度最快，但错误率也高。
2.完全映射在这种映射模式下，主内存中的块可以映射到缓存中的任何块。当CPU想要读取一个块时，缓存会将CPU发送的地址与缓存中的所有地址标签进行比较。由于完全比较，访问时间最长，但错误率最低。
3.与映射相结合，这种映射方法将缓存划分为多个页面，每个页面具有相同的块数。主内存中的数据块可以映射到缓存中指定页的任何块。这种映射方法可以看作是直接映射和完全映射的折衷，是最有效的映射方法。
