一个字32位字长的机器,按字寻址,一个字4字节,一个块四字,Cache有128块,主存256k字节,主存有16位, 在全相联映射方式下,设计并画出主存地址格式,并给出 Tag, 和 Offset 的 bit 位,给出详细的 步骤和思路
时间: 2023-07-14 19:12:31 浏览: 61
在全相联映射方式下,主存地址由 Tag、Index 和 Offset 三部分组成,其中 Tag 表示本次访问的地址所在的块的编号,Index 表示该地址所在块在 Cache 中的位置,Offset 表示该地址在块内的偏移量。
首先,我们需要确定主存地址格式。由于主存大小为256k字节,即 $256 \times 1024$ 字节,而每个字4字节,因此主存中共有 $256 \times 1024 / 4 = 65536$ 个字。又因为主存地址为16位,因此主存地址格式为:
```
| Tag | Index | Offset |
|-----|-------|--------|
| 9位 | 7位 | 4位 |
```
其中,Tag 占用主存地址的高9位,Index 占用主存地址的中间7位,Offset 占用主存地址的低4位。
接下来,我们需要确定 Cache 的格式。由于 Cache 有128块,每个块为4字节,因此 Cache 的总大小为 $128 \times 4 = 512$ 字节。又因为每个块有一个 Tag 标识,因此 Cache 中每个块的格式为:
```
| Tag | 数据 |
|-----|------|
| 9位 | 4字节 |
```
其中,Tag 占用了块的前9位,数据占用了块的后3个字。
在进行地址映射时,我们需要将主存地址中的 Index 和 Tag 分别取出,通过 Index 找到对应的 Cache 行,再将 Tag 与 Cache 行中的 Tag 进行比较,判断是否命中。如果命中,则直接从 Cache 行中取出数据;如果未命中,则需要将主存中的块读入 Cache 中,并替换对应的 Cache 行。
具体的步骤如下:
1. 将主存地址按照上述主存地址格式进行分解,得到 Tag、Index 和 Offset。
2. 将 Index 与 Cache 大小取模,得到对应的 Cache 行号。
3. 在 Cache 中查找对应的 Cache 行。
4. 如果 Cache 行中的 Tag 与主存地址中的 Tag 相同,则表示命中,直接从 Cache 行中取出数据并返回。
5. 如果 Cache 行中的 Tag 与主存地址中的 Tag 不同,则表示未命中,需要将主存中的块读入 Cache 中,并替换对应的 Cache 行。
6. 将主存中的块读入 Cache 中的过程分为以下步骤:
1. 将主存地址中的 Index 和 Offset 组合成主存块号。
2. 将主存块号左移两位(即乘以4),得到主存块在主存中的起始地址。
3. 从主存中读取该块的数据,并将其存入 Cache 中对应的行中。
4. 将主存地址中的 Tag 存入 Cache 行中。
7. 返回从 Cache 中读取的数据。
这样,就完成了在全相联映射方式下的地址映射过程。
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