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:
时间: 2023-06-26 11:08:00 浏览: 45
(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)。