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。
时间: 2024-01-24 22:20:26 浏览: 17
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。
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