本题采用直接映射的 cache,已知请求访问的字地址依次为: 3,180,43,2,191,88,190,14,181,44,186,253 对于一个 3 路组相联,块大小为 2 个字,总容量为 24 个字,使用 LRU 替换算法的 cache,画图表指出 cache 中最终的内容,对每个访问,标识出索引位,标记位,块偏移位,以及当前访问是命中还是缺失。
时间: 2023-09-10 16:07:34 浏览: 40
首先计算出 cache 的参数:总容量为24个字,块大小为2个字,则共有 24/2 = 12 个块,3路组相联,则每组共有 4 个块,索引位需要占用 2 位,块偏移位需要占用 1 位,剩下的 9 位为标记位。
下面是每次访问的过程:
1. 访问地址为 3,转换为二进制为 0000 0011,索引位为 1,标记位为 0 0000 0001,块偏移位为 1,所以映射到组 1 的第二个块。由于此时 cache 中没有任何数据,所以产生一次缺失。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0001 | 0000 0 | 1 | 3 |
2. 访问地址为 180,转换为二进制为 1011 0100,索引位为 2,标记位为 0 0101 1010,块偏移位为 0,所以映射到组 2 的第一个块。由于此时 cache 中没有任何数据,所以产生一次缺失。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0010 | 0000 0 | 0 | 180 |
3. 访问地址为 43,转换为二进制为 0010 1011,索引位为 1,标记位为 0 0001 0101,块偏移位为 1,所以映射到组 1 的第二个块。由于此时 cache 中已经存在数据块 3,所以产生一次命中。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0001 | 0000 0 | 1 | 3 |
4. 访问地址为 2,转换为二进制为 0000 0010,索引位为 1,标记位为 0 0000 0010,块偏移位为 0,所以映射到组 1 的第一个块。由于此时 cache 中没有任何数据,所以产生一次缺失。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0001 | 0000 0 | 0 | 2 |
5. 访问地址为 191,转换为二进制为 1011 1111,索引位为 3,标记位为 0 1011 1111,块偏移位为 1,所以映射到组 3 的第二个块。由于此时 cache 中没有任何数据,所以产生一次缺失。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0011 | 0000 0 | 1 | 191 |
6. 访问地址为 88,转换为二进制为 0101 1000,索引位为 2,标记位为 0 0101 1000,块偏移位为 0,所以映射到组 2 的第一个块。由于此时 cache 中已经存在数据块 180,所以产生一次缺失,并将数据块 180 替换为数据块 88。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0010 | 0000 1 | 0 | 88 |
7. 访问地址为 190,转换为二进制为 1011 1110,索引位为 3,标记位为 0 1011 1110,块偏移位为 1,所以映射到组 3 的第二个块。由于此时 cache 中已经存在数据块 191,所以产生一次缺失,并将数据块 191 替换为数据块 190。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0011 | 0001 0 | 1 | 190 |
8. 访问地址为 14,转换为二进制为 0000 1110,索引位为 1,标记位为 0 0000 1110,块偏移位为 0,所以映射到组 1 的第一个块。由于此时 cache 中已经存在数据块 2,所以产生一次缺失,并将数据块 2 替换为数据块 14。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0001 | 0000 1 | 0 | 14 |
9. 访问地址为 181,转换为二进制为 1011 0101,索引位为 2,标记位为 0 0101 0101,块偏移位为 1,所以映射到组 2 的第二个块。由于此时 cache 中已经存在数据块 88,所以产生一次缺失,并将数据块 88 替换为数据块 181。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0010 | 0001 0 | 1 | 181 |
10. 访问地址为 44,转换为二进制为 0010 1100,索引位为 1,标记位为 0 0001 1010,块偏移位为 0,所以映射到组 1 的第三个块。由于此时 cache 中已经存在数据块 14,所以产生一次缺失,并将数据块 14 替换为数据块 44。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0001 | 0001 0 | 0 | 44 |
11. 访问地址为 186,转换为二进制为 1011 1010,索引位为 3,标记位为 0 1011 1010,块偏移位为 0,所以映射到组 3 的第一个块。由于此时 cache 中已经存在数据块 190,所以产生一次缺失,并将数据块 190 替换为数据块 186。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0011 | 0001 1 | 0 | 186 |
12. 访问地址为 253,转换为二进制为 1111 1101,索引位为 3,标记位为 0 1111 1101,块偏移位为 1,所以映射到组 3 的第二个块。由于此时 cache 中已经存在数据块 181,所以产生一次缺失,并将数据块 181 替换为数据块 253。
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0011 | 1001 1 | 1 | 253 |
最终的 cache 内容如下:
| 索引位 | 标记位 | 块偏移位 | 数据 |
|--------|--------|----------|------|
| 0001 | 0001 0 | 0 | 44 |
| 0001 | 0001 0 | 1 | 3 |
| 0001 | 0000 1 | 0 | 14 |
| 0010 | 0001 0 | 1 | 181 |
| 0010 | 0000 1 | 0 | 88 |
| 0011 | 1001 1 | 0 | 186 |
| 0011 | 1001 1 | 1 | 253 |
| 0011 | 0001 0 | 0 | 190 |
| 0011 | 0000 0 | 1 | 191 |
| 0001 | 0000 1 | 0 | 2 |
| 0010 | 0000 0 | 0 | 180 |
| 0001 | 0001 0 | 1 | 43 |
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