在直接映射中每个内存块只对应一个缓存块对吗
时间: 2024-05-26 13:18:18 浏览: 10
不完全对。在直接映射缓存中,每个内存块只对应一个缓存块,但是一个缓存块可以存储多个内存块的内容。这是因为缓存块的大小通常比内存块的大小大得多。因此,在直接映射缓存中,多个内存块可以映射到同一个缓存块中。但是,如果多个内存块映射到同一个缓存块中,就会出现冲突,需要使用替换策略来决定哪个内存块被替换出缓存块。
相关问题
处理器有一个小型直接映射缓存,能够容纳四个缓存块。 内存是按字节寻址的,每个缓存块由 32 字节组成。 处理器使用 12 位内存地址。 假设每个缓存块的初始标签值如下: 块 标签 00 00110 01 00001 10 00000 11 Invalid 处理器从以下十进制地址顺序读取数据:32, 48, 64, 128 对于上述每个地址,指出缓存访问将导致命中还是未命中。并给出详细过程。
首先,我们需要将每个地址转换为二进制形式:
- 32 = 00100000
- 48 = 00110000
- 64 = 01000000
- 128 = 10000000
根据题目描述,每个缓存块的大小为 32 字节,因此每个块可以存储 8 个内存地址,即一个块可以存储从 x 到 x+31 的内存地址,其中 x 是块的起始地址。因此,块 00 包含的内存地址是 0~31,块 01 包含的是 32~63,以此类推。
在每个块的标签中,我们可以看到 5 位二进制数字,表示该块的起始地址。因此,块 00 的起始地址为 00110,转换为十进制为 22,块 01 的起始地址为 00001,转换为十进制为 1,块 10 的起始地址为 00000,转换为十进制为 0。
现在,我们可以逐个处理每个内存地址,并确定它是否命中缓存:
- 32 (00100000):首先,我们需要确定该地址属于哪个块。由于该地址在块 01 的范围内,因此我们需要检查块 01 是否包含该地址。块 01 的标签为 00001,与该地址的前 5 位不匹配,因此块 01 不是我们要找的块,缓存未命中。我们需要将块 01 的标签替换为 00100,同时将内存地址 32~63 的数据加载到块 01 中。
- 48 (00110000):该地址属于块 01,因此缓存命中,直接从块 01 中读取数据即可。
- 64 (01000000):该地址属于块 02,因此缓存未命中。我们需要将块 02 的标签替换为 01000,同时将内存地址 64~95 的数据加载到块 02 中。
- 128 (10000000):该地址属于块 11,但是块 11 标记为无效,因此缓存未命中。我们需要将块 11 的标签替换为 10000,同时将内存地址 128~159 的数据加载到块 11 中。
最终,缓存中的状态如下:
- 块 00:标签为 00110,包含内存地址 0~31 的数据
- 块 01:标签为 00100,包含内存地址 32~63 的数据
- 块 10:标签为 01000,包含内存地址 64~95 的数据
- 块 11:标签为 10000,包含内存地址 128~159 的数据
需要注意的是,由于缓存大小只能容纳 4 个块,因此每当有未命中的情况发生时,我们需要在缓存中选择一个块进行替换。这里采用的是最简单的直接映射策略,即选择要替换的块与当前内存地址对应的块相同。实际上,这种策略可能会导致频繁的缓存替换,从而导致性能下降。
某直接映射的高速缓存为128B, 每块(行)为4个字,即4*32位(16B),主存容量4096B,写出缓存地址和主存地址构成。
首先计算出缓存的块数为128B/16B=8块。
假设主存每个字的地址为16进制表示的4位数,则主存地址范围为0000~0FFF。
对于直接映射的高速缓存,每个块对应主存中的一个连续的地址范围。因此,可以通过主存地址的高位来确定该地址所在的块的编号,低位则表示该地址在块内的偏移量。
假设缓存块的大小为4个字(即16B),则每个块中的4个字的标号分别为0、1、2、3。对于主存地址为X的数据,其所在缓存块的编号为X/16,所在块内的偏移量为X mod 16。
因此,可以写出每个主存地址所对应的缓存地址和块号:
- 主存地址 0000~000F 对应缓存块 0,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 00~0F,块号为 0。
- 主存地址 0010~001F 对应缓存块 1,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 10~1F,块号为 1。
- 主存地址 0020~002F 对应缓存块 2,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 20~2F,块号为 2。
- 主存地址 0030~003F 对应缓存块 3,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 30~3F,块号为 3。
- 主存地址 0040~004F 对应缓存块 4,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 40~4F,块号为 4。
- 主存地址 0050~005F 对应缓存块 5,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 50~5F,块号为 5。
- 主存地址 0060~006F 对应缓存块 6,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 60~6F,块号为 6。
- 主存地址 0070~007F 对应缓存块 7,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 70~7F,块号为 7。
- 主存地址 0080~008F 对应缓存块 0,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 00~0F,块号为 0。
- ……
- 主存地址 0FF0~0FFF 对应缓存块 7,块内偏移量为 0~F。缓存地址为 F0~FF,块号为 7。