设某机主存容量为16MB,Cache的容量为16KB。每字块有8个字,每个字32位。设计一个四路组相联映像(即Cache每组内共4个字块)的Cache组织,地址为ABCDEFH的主存单元会被映射到Cache中的第几组(用十进制表示,设起始组号为第0组)
时间: 2023-06-27 19:06:11 浏览: 962
首先计算出主存中地址的位数为 $log_2(16MB)=24$ 位,Cache中地址的位数为 $log_2(16KB)=14$ 位。
由于是四路组相联映射,所以每组内有4个字块,每个字块包含8个字,即每组内共有32个字,因此每个字块的大小为 $8*32=256$ 位。
假设主存中某地址的二进制表示为 $ABCDEFH$,则该地址被划分为三个部分:
1. 标记位(tag):占用 $24-14=10$ 位,用于表明该地址所在的字块是否在Cache中;
2. 组索引(index):占用 $14-log_2(4)=12$ 位,用于表示该地址所在的组号;
3. 块内偏移(offset):占用 $log_2(256)=8$ 位,用于表示该地址在字块中的位置。
由于是四路组相联映射,所以每个组内有4个字块,因此组索引的范围为 $0-1023$。
将地址 $ABCDEFH$ 划分后可得到:
- 标记位为 $ABCDEFH$ 的高10位;
- 组索引为 $BCDEFH$ 的高12位;
- 块内偏移为 $H$。
因此,该地址所在的Cache组号为 $BCDEFH$ 的高2位,即 $BCDEFH \div 4^5=BCD$,转换成十进制为 $3021$,所以该地址会被映射到Cache中的第 $3021$ 组。
相关问题
32设某机主存容量为4MB,Cache容量为16KB,每字块有8个字,每字32位,设计一个四路组相联映射(即Cache每组内共有 4个字块)的Cache组织。
首先,计算出Cache共有多少组:
$$
\frac{4MB}{16KB} = 256
$$
每个字块有8个字,每个字32位,所以每个字块为 $8 \times 32 = 256$ 位。
每组内有4个字块,所以每组的大小为 $4 \times 256=1024$ 位。
下面是四路组相联映射Cache的组织结构:
1. 将主存地址分成三部分:
- 标记位:20位,用于标识该地址对应的数据块是否在Cache中,以及在Cache中的位置。
- 组索引位:8位,用于表示数据块在Cache中的哪个组中。
- 块内地址位:4位,用于表示数据块中的哪个字块。
2. Cache内部结构:
- Cache共有256组,每组内有4个字块,即每组的大小为1024位。
- 每个组有一个标记位,用于标识该组是否被占用,以及对应的主存地址标记位。
- 每个字块有一个有效位,用于标识该字块是否被占用,以及对应的主存地址标记位。
- 每个字块有一个标记位,用于存储对应的主存地址标记位。
3. Cache读取流程:
- 读取主存地址,将其分成标记位、组索引位和块内地址位。
- 根据组索引位,找到对应的组。
- 判断该组是否被占用。如果未被占用,则将主存块读入该组,并将标记位、有效位和标记位设置为对应的值。
- 如果该组已被占用,则遍历该组内的所有字块,查看是否有对应主存地址标记位的字块。
- 如果找到了对应的字块,则将该字块读出并返回。
- 如果没有找到对应的字块,则选择一个合适的字块替换,并将标记位、有效位和标记位设置为对应的值。
4. Cache写入流程:
- 写入主存地址,将其分成标记位、组索引位和块内地址位。
- 根据组索引位,找到对应的组。
- 判断该组是否被占用。如果未被占用,则将主存块写入该组,并将标记位、有效位和标记位设置为对应的值。
- 如果该组已被占用,则遍历该组内的所有字块,查看是否有对应主存地址标记位的字块。
- 如果找到了对应的字块,则将该字块更新为新的值,并将有效位设置为对应的值。
- 如果没有找到对应的字块,则选择一个合适的字块替换,并将标记位、有效位和标记位设置为对应的值。
以上就是四路组相联映射Cache的组织结构和读写流程。
设某机主存容量为4MB,Cache容量为16KB
,Cache块大小为64字节,采用直接映射方式,问Cache有多少个组,每个组有几个Cache块?
首先,先将容量从字节转化为比特,即:
- 主存容量为4MB,即4*1024*1024*8=32,768,000比特
- Cache容量为16KB,即16*1024*8=131,072比特
- Cache块大小为64字节,即64*8=512比特
直接映射方式下,Cache的组数由主存中地址位的一部分确定,一般情况下为组索引,该部分的位数即为组数的2的幂次方。由于采用直接映射方式,每个组只有一个Cache块,因此组数等于Cache块的个数。
假设主存地址由32位来表示,其中低6位是字节偏移,故不属于组索引部分。因此,剩余的位数为32-6=26。而Cache块大小为64字节,即2^6个字节,因此每个Cache块对应的主存地址范围为64个字节,需要26-6=20位来表示。
- 组数 = Cache块的个数 = Cache容量/Cache块大小 = 131,072/512 = 256
- 每个组有1个Cache块
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