Consiste num cache com um número de posições(slots) ou linhas e que cada slot possui um bloco com um determinado número de bytes, o número (endereço) do bloco na memória principal e um bit de validade.

Se o cache estiver cheio, uma entrada antiga terá que ser descartada para deixar lugar para uma nova.

Quando aparece um endereço de memória, o microprograma deve calcular o número do bloco e, então, procurar aquele número no cache.

Para evitar a pesquisa linear, o cache associativo tem um hardware especial que pode comparar simultaneamente todas as posições com o número do bloco dado, ao invés de um “loop” do microprograma. Este hardware torna o cache associativo caro.

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