有一个Cache主存系统，主存容量2MB，Cache容量64KB，每个字块4KB，采用直接映射方式。存储字按字节编址。该主存地址所在的主存字块映射到Cache的什么位置（写出Cache字块号，要求给出计算过程）

首先要确定主存地址和字块的对应关系。由于每个字块大小为4KB，因此主存中的每个字块占用4个连续的地址。所以，主存地址的后12位（2^12=4KB）表示该地址所在的字块内的偏移量，而主存地址的前20位表示该地址所在的字块号。

Cache容量为64KB，即可以存储16个主存字块。采用直接映射方式，Cache中每个字块都对应着唯一的主存字块。每个主存字块的地址映射到Cache中的位置可以通过以下计算得到：

Cache块号 = 主存块号 mod Cache块数 = 主存块号 mod 16

其中，主存块号是主存中该地址所在的字块号，Cache块数为Cache总容量除以每个字块大小，即64KB/4KB=16。

因此，该主存地址所在的主存字块映射到Cache的位置为：

Cache字块号 = 主存字块号 mod 16 = 主存地址的前20位 mod 16

计算过程如下：

主存地址 = 0x123456，主存字块号 = 0x123（前20位），

Cache字块号 = 0x123 mod 16 = 0x3

因此，该主存地址所在的主存字块映射到Cache的位置为Cache中的第3个字块。

相关问题

有一个Cache主存系统，主存容量2MB，Cache容量64KB，每个字块4KB，采用直接映射方式。存储字按字节编址。(1) 写出主存地址结构和Cache地址结构(2) 若主存地址为DE8F8H，那么它在主存的哪一个字块中（写出主存字块号，要求给出计算过程）？(3) 该主存地址所在的主存字块映射到Cache的什么位置（写出Cache字块号，要求给出计算过程）？5

(1) 主存地址结构：主存容量为2MB，即2^21个字节，需要21位二进制数来表示主存地址。每个字块为4KB，即2^12个字节，需要12位二进制数来表示字块内地址。因此，主存地址结构为21位二进制数和12位二进制数。

Cache地址结构：Cache容量为64KB，即2^16个字节，需要16位二进制数来表示Cache地址。每个字块为4KB，即2^12个字节，需要12位二进制数来表示字块内地址。因此，Cache地址结构为16位二进制数和12位二进制数。

(2) 主存地址DE8F8H转换成二进制为：11011100100011111000B。由于每个字块为4KB，即2^12个字节，所以主存地址的低12位表示字块内地址，高21位表示字块号。因此，主存字块号为110111001000B，转换成十进制为：5632。

(3) 采用直接映射方式，主存的一个字块只能映射到Cache的一个特定位置。Cache的容量为64KB，即2^16个字节，每个字块为4KB，即2^12个字节，因此Cache共有2^4=16个字块。直接映射方式下，主存的字块号对16取模，即可得到该主存字块映射到Cache的位置。

5632 mod 16 = 0

因此，主存地址DE8F8H所在的主存字块映射到Cache的第0个字块。

32设某机主存容量为4MB,Cache容量为16KB，每字块有8个字,每字32位,设计一个四路组相联映射(即Cache每组内共有 4个字块)的Cache组织。

首先，计算出Cache共有多少组：

$$
\frac{4MB}{16KB} = 256
$$

每个字块有8个字，每个字32位，所以每个字块为 $8 \times 32 = 256$ 位。

每组内有4个字块，所以每组的大小为 $4 \times 256=1024$ 位。

下面是四路组相联映射Cache的组织结构：

1. 将主存地址分成三部分：

- 标记位：20位，用于标识该地址对应的数据块是否在Cache中，以及在Cache中的位置。
- 组索引位：8位，用于表示数据块在Cache中的哪个组中。
- 块内地址位：4位，用于表示数据块中的哪个字块。

2. Cache内部结构：

- Cache共有256组，每组内有4个字块，即每组的大小为1024位。
- 每个组有一个标记位，用于标识该组是否被占用，以及对应的主存地址标记位。
- 每个字块有一个有效位，用于标识该字块是否被占用，以及对应的主存地址标记位。
- 每个字块有一个标记位，用于存储对应的主存地址标记位。

3. Cache读取流程：

- 读取主存地址，将其分成标记位、组索引位和块内地址位。
- 根据组索引位，找到对应的组。
- 判断该组是否被占用。如果未被占用，则将主存块读入该组，并将标记位、有效位和标记位设置为对应的值。
- 如果该组已被占用，则遍历该组内的所有字块，查看是否有对应主存地址标记位的字块。
- 如果找到了对应的字块，则将该字块读出并返回。
- 如果没有找到对应的字块，则选择一个合适的字块替换，并将标记位、有效位和标记位设置为对应的值。

4. Cache写入流程：

- 写入主存地址，将其分成标记位、组索引位和块内地址位。
- 根据组索引位，找到对应的组。
- 判断该组是否被占用。如果未被占用，则将主存块写入该组，并将标记位、有效位和标记位设置为对应的值。
- 如果该组已被占用，则遍历该组内的所有字块，查看是否有对应主存地址标记位的字块。
- 如果找到了对应的字块，则将该字块更新为新的值，并将有效位设置为对应的值。
- 如果没有找到对应的字块，则选择一个合适的字块替换，并将标记位、有效位和标记位设置为对应的值。

以上就是四路组相联映射Cache的组织结构和读写流程。