cpu的执行速度很快，cpu从memory读取数据速度很慢，导致cpu需要等memory，为了提高cpu的效率，根据程序的局部性原理(现在访问的数据很有可能以后还会访问)，引入了读写比较快的memory cache，cache用来存放刚刚访问的memory的数据，这样下次再需要从memory读写数据时，可以直接从cache里面读，速度快了很多，提高了cpu的效率。
cache比memory速度快，但是也比memory价钱贵，所以cache一般比较小，比如memory可能有4G、但cache只有64k。既然cache不能存放所有的memory数据，那memory中的数据应该存放在cache的什么位置呢？希望达成的效果是最近经常访问的数据都在cache里面，并且查找也要快速。
考虑下面一个程序，假设这个程序在memory中的存放如下图1，这个时候在运行程序的时候肯定是希望code和data都被cache。为了达到这个目标，有3种方案可以选择，图2直接映射，图3全相联映射，图4组相联映射。
int a = 0;
int main()
{
while(a < 100) {a++;}
}
图1 程序的内存分布
图2 直接映射
假设cache有4个cache line，memory比较多，另外各图的方框表示的空间大小相同，即一个memory的方框和一个cache的方框(cache line)大小相同。
直接映射，就是把memory按照cache line的数量分组，有4个cache line，那么memory每4个一组，每一组直接对应cache的相应line。memory第一组的0-3分别映射到cache的line 0-3。第二组的4-7分别映射到cache的line 0-3。
通过直接映射，code被放到了cache line 0和1，data也被映射到了cache line 0。这个时候的问题是，执行代码的时候命中cache，读写数据的时候不命中，然后更新cache，把cache的内容换为data。再执行的代码的时候发现code被从cache中移除了，导致cache不命中，然后又更新cache，换成code。读写数据的时候就又会cache不命中，更新cache；然后又代码cache不命中....嗯，需要尝试一下其他的映射方式了
图3 全相联映射
全相联映射，不规定memory在cache中的位置了，随意放。比如memory 0可以放在任意的cache line。其他memory也是，所有的cache line都可以放。
通过全相联映射，可能的结果是1）code放在了cache line 0 & 1，data放在了cache line 2，也可能2）code 0放在cache line 3，code 1放在cache line 2，data放在cache line 0。至少都在cache里面了。存在的问题是，当cpu拿着内存地址来找是否在cache中时，就会比较费力了。只拿着一个内存地址来找cache的话，只能把cache遍历一遍了，不太好。嗯，再考虑另外一种映射方案吧
图4 组相联映射（每组2个为例）
组相联映射，希望可以把程序都放在cache，同时希望查找要方便。回想直接映射的时候，因为memory 0和memory 4都映射到了cache line 0，所以导致频繁的cache不命中/更新。如果cache line 0可以同时把memory 0和memory 4都保存了，就会一直cache命中了……
但是一个cache line只能存放一个memory方框的内容(因为一个cache line的大小等于一个memory方框的大小)，怎么办呢？考虑把cache line 0和cache line 1当成一个大的cache line吧，也就是把两个相邻的cache line当作一组、组成一个大的cache line，然后采用直接映射。
这样，之前的4个cache line变成了2个大的cache line，按照直接映射的规则，把memory按照cache line的数量分组，有2个大的cache line，那么memory每2个一组，每一组直接对应cache的相应line。这样memory第一组的0-1分别映射到大cache line 0-1(组0和组1)，第二组的2-3分别映射到大cache line 0-1，第三组的4-5分别映射到大cache line 0-1。
映射到大的cache line之后需要决定具体放到哪个小的cache line，这个时候是随意的，哪个都可以。比如memory 0映射到组0(大的cache line 0)后，放在cache line 1；memory 1映射到组1(大的cache line 1)后，放在cache line 2；memory 4映射到组0(大的cache line 0)后，放在cache line 0。
这种映射可以把相关的代码数据都放在cache，同时查找也方便点，因为一个组里面的cache line数量比较少。这种方式也算是可以达成最初的期望：最近经常访问的数据都在cache里面，并且查找也要快速。
