设某计算机字长为32位,主存容量为64mb,cache的容量为8kb,每个cache数据块的大小为 32b。设计一个四路组相联映像的cache组织(即cache的每个组包含4个cache行)。要求:
时间: 2023-05-31 18:19:02 浏览: 739
### 回答1:
1. 请问cache的总共有多少个数据块?
答:cache的容量为8kb,每个数据块的大小为32b,因此cache总共有8kb/32b=256个数据块。
2. 请问每个cache行的大小是多少?
答:每个cache行包含32b的数据块和标记位,因此每个cache行的大小为32b+标记位大小。
3. 请问标记位的大小是多少?
答:由于cache采用四路组相联映像的方式,因此每个数据块需要存储其在主存中的地址的一部分,即标记位。由于主存容量为64mb,需要用26位二进制数来表示主存中的地址,而每个cache行需要存储4个数据块的标记位,因此标记位的大小为26位*4=104位=13字节。
4. 请问cache的总共占用多少字节的空间?
答:cache总共有256个数据块,每个数据块包含32b的数据和13字节的标记位,因此cache总共占用的空间为256*(32b+13字节)=8704字节。
5. 请问如何实现四路组相联映像?
答:四路组相联映像可以通过将cache的256个数据块分成64个组,每个组包含4个数据块,然后将主存中的每个数据块映射到其中一个组中的某个位置。具体来说,可以使用主存地址的低6位来确定数据块在组中的位置,使用主存地址的中间16位来确定数据块所在的组,然后使用标记位来确定数据块是否在该组中。这样,每个组中的4个数据块分别对应主存中的4个不同的地址,从而实现了四路组相联映像。
### 回答2:
首先,四路组相联映像的cache组织意味着每个cache的组由4个cache行组成,并且每个cache行都有自己的标记和数据。此外,由于每个数据块的大小为32b,所以每个cache行也应该有32b的大小。
接下来,我们需要计算出cache的数据块数,以及cache的索引位数和标记位数。由于每个cache行的大小为32b,所以整个cache的数据块数为8kb/32b=256。因此,我们需要8位作为索引位,来标识256个cache数据块,另外还需要24位作为标记位,用来唯一标识主存中的每个数据块。
接着,我们需要考虑到缓存替换的问题。由于采用的是四路组相联映像的cache组织,所以每个组里有四个cache行,当主存中的数据块需要存储到cache时,需要进行缓存替换。此时,我们可以采用LRU(最近最少使用)算法,即替换最长时间未被使用的cache行。
最后,我们需要了解cache与主存的数据传输方式。当需要从主存中读取一个数据块时,cache会首先访问这个数据块对应的索引位,如果该索引位已经在cache中,则直接从cache中读取数据;否则,主存会把相应的数据块读入缓存中,并且更新相应的索引位和标记位。
综上所述,四路组相联映像的cache组织需要32位的数据块大小,8kb的容量,8位的索引位和24位的标记位,采用LRU算法进行缓存替换,并通过访问索引位和标记位来获取数据块。
### 回答3:
计算机的字长是指CPU一次能处理数据的位数,这里设为32位。主存容量为64MB,即主存能存储的数据量为64×1024×1024(字节),即2^26个字。cache的容量为8KB,能存储的数据量为8×1024(字节),即2^13个字。每个cache数据块的大小为32B(字节)。
为了提高cache的效率,可以采用四路组相联映射的方式进行组织,即将cache划分为若干个组,每个组内包含4个cache行。相联映像的方式将每个主存块映射到一个组中的某个行,每个组中的4个行分别与不同的主存块相联。这样,在查找指定地址的数据时,只需要查找对应组中4个行的标记位,找到对应的主存块后再进行数据的读写操作,能够大大加快硬件操作的速度。
在这个四路组相联映像的cache组织中,每个组内有4个行,即缓存了4个主存块。因为每个cache数据块的大小为32B,因此每个主存块的大小也应该是32B。可以将主存地址分为三个部分,即标记位、组索引和块内偏移量。由于本设计采用四路组相联映像方式,每个组中4个行分别与不同的主存块相联,因此组索引需要从地址中提取出来,在四个组中进行查找,找到相应的组之后再匹配标记位,从而找到对应的主存块。
因为cache的容量为8KB,每个行的大小为32B,因此每个组中有256个行。因此,组索引的位数应该为log2(256)=8位。每个主存块的大小为32B,因此块内偏移量的位数也为log2(32)=5位。因为总的主存容量为64MB,也就是2^26个字,所以标记位的位数为26-8-5=13位。
综上所述,本设计的cache组织方式采用四路组相联映像,每个组内有4个行,缓存了4个主存块。每个主存块大小为32B,每个cache数据块也为32B。组索引位数为8位,块内偏移量位数为5位,标记位位数为13位。这样的cache组织方式可以提高数据处理效率,并且能够在容量有限的情况下尽可能地降低访问主存的次数。
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