某Cache-主存系统采用全相联映射，主存容量为16B×256块，Cache容量为16B×8块。存储单元按字节编址。如果原先已经依次装入5块信息，问主存地址为338H所在的主存块将装入Cache中的哪一字块以及在Cache中的地址？

首先我们需要知道主存地址338H所在的主存块号是多少。由于主存容量为16B×256块，因此每个主存块大小为16B。那么338H所在的主存块号可以通过如下计算得出：

338H ÷ 16B = 21

因此，主存地址为338H所在的主存块号为21。

由于该Cache采用全相联映射，因此任何一个主存块都可以装入Cache中的任何一个块。在已经依次装入5块信息之后，Cache中已经有5个块被占用了，因此要将主存地址为338H所在的主存块装入Cache中，需要先找到一个被占用的块进行替换。由于本题是题目中未提及的，因此我们默认采用LRU（最近最少使用）算法来进行块替换。

根据LRU算法，我们需要找到最近最少使用的块进行替换。在已经依次装入5块信息之后，每个块都被使用了1次，因此我们需要找到这5个块中最早被使用的块进行替换。由于本题是题目中未提及的，因此我们默认采用先进先出（FIFO）算法来进行块替换。

在已经依次装入5块信息之后，Cache中被占用的块为0、1、2、3、4。因此，最早被使用的块为0号块。因此，需要将主存地址为338H所在的主存块装入Cache中的0号块。

在Cache中，每块大小为16B，因此主存地址为338H所在的主存块在Cache中的地址可以通过如下计算得出：

338H mod 16B = 2

因此，主存地址为338H所在的主存块在Cache中的地址为0号块的2号字块。

相关问题

设Cache容量为16KB， 主存容量为1MB，每字块16个字， 每字32位， 按字节编址。（1）主存地址一共有_______位；（2）若Cache采用直接映射， 主存地址从低位到高位各段的位数分别是_________；（数字之间用逗号隔开）（3）若Cache采用4路组相联映射， 主存地址从低位到高位各段的位数分别是________。（数字之间用逗号隔开）

1. 主存容量为1MB，每字块16个字，每字32位，则主存块数为：
1MB / 16B = 2^20B / 2^4B = 2^16块
主存地址需要16位来表示（2^16 = 65536）。

2. 直接映射中，Cache中一共有16KB / 16B = 2^10块，每个块中有16个字，每个字32位，需要5位表示字内偏移量。主存地址需要16位表示，其中低5位用于表示字内偏移量，所以剩余11位用于表示主存块号。因此，主存地址从低位到高位各段的位数分别是：5位、11位。

3. 4路组相联映射中，Cache中一共有16KB / 4 = 2^12块，每个组中有4个块，每个块中有16个字，每个字32位，需要5位表示字内偏移量。主存地址需要16位表示，其中低5位用于表示字内偏移量，中间的6位用于表示组号，每个组号占用6-2=4位（2的幂次方等于组数），剩余5位用于表示主存块内地址。因此，主存地址从低位到高位各段的位数分别是：5位、4位、5位。

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，(a) 在直接映射方式下，设计并画出主存地址格式，并给出 Tag, Index 和 Offset 的 bit 位 (b) 在四路组相联映射方式下，设计并画出主存地址格式，并给出 Tag, Index 和 Offset 的 bit 位 (c) 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，请设计 Cache 地址格式，给出详细的 步骤和思路：

(a) 在直接映射方式下，主存地址格式为：

| Tag | Index | Offset |
| --- | ----- | ------ |
| 6 | 7 | 19 |

其中，Tag 占用 6 位，Index 占用 7 位，Offset 占用 19 位。由题可知，主存地址总共有 256k = 2^18 个地址，而 Cache 有 128 块，因此 Cache 的大小为 128 × 16B = 2k 字节。每个块的大小为 4 字节，因此偏移量需要 2 位二进制数来表示（2^2 = 4）。由于 Cache 中每个块对应主存中的一个块，因此需要 7 位二进制数来表示 Cache 中的行号，即 Index。剩下的 6 位二进制数用于表示 Tag。

(b) 在四路组相联映射方式下，主存地址格式为：

| Tag | Index | Offset |
| --- | ----- | ------ |
| 5 | 9 | 18 |

其中，Tag 占用 5 位，Index 占用 9 位，Offset 占用 18 位。由于是四路组相联，因此 Cache 共有 32 组，每组有 4 块。每个块的大小为 4 字节，因此偏移量需要 2 位二进制数来表示（2^2 = 4）。由于 Cache 中每个块对应主存中的一个块，因此需要 9 位二进制数来表示 Cache 中的行号，即 Index。剩下的 5 位二进制数用于表示 Tag。

(c) 在全相联映射方式下，主存地址格式为：

| Tag | Offset |
| --- | ------ |
| 14 | 18 |

其中，Tag 占用 14 位，Offset 占用 18 位。由于是全相联，每个块都可以映射到任意一个 Cache 块中，因此只需要 Tag 来标记主存中的块。Cache 地址格式与主存地址格式相同，即：

| Tag | Offset |
| --- | ------ |
| 14 | 18 |

在全相联映射方式下，需要使用替换算法来决定哪个块会被替换出去。常见的替换算法有 LRU（最近最少使用）、FIFO（先进先出）等。具体步骤如下：

1. 从主存中获取要访问的块的地址。
2. 将该地址的 Tag 部分与 Cache 中所有块的 Tag 进行比较，如果匹配则命中，否则未命中。
3. 如果命中，则直接从 Cache 中获取数据；如果未命中，则需要从主存中读取数据，并将其存储到 Cache 中。
4. 如果 Cache 中没有空闲块，则需要使用替换算法来决定哪个块会被替换出去。替换算法会选择最近最少使用的块或者最先进入 Cache 的块，并将其替换出去。
5. 将要访问的数据从 Cache 中读取出来，并在 Cache 中更新该块的状态（如访问时间等）。