BU CS 472项目2：模拟缓存代码与操作

本篇文档是关于波士顿大学计算机架构课程（CS 472）的第二项项目作业，提供了一个名为`CacheSimulation`的Java代码实现。该项目旨在模拟一个简单的缓存系统，用于理解计算机体系结构中的缓存工作原理。以下是主要内容的详细解读： 1. **CacheCode (Java)**: 代码的核心部分是一个名为`CacheSimulation`的类，它包含两个主要类：`Block`和`Cache`。`Block`类表示缓存中的一个存储单元，包含四个字段：tag（用于标识数据块）、valid（是否有效）、dirty（是否被修改过）以及一个16字节的数据数组。 - `Block`构造函数初始化了16个这样的存储单元。 - `Cache`类中定义了一个大小为2048的数组`MM`，用于存储主内存的内容。还创建了一个`Scanner`对象`scanner`，用于用户输入。 2. **初始化 (`init()`)**: 这个方法初始化了缓存和主内存，将地址范围0到0x7FF的主内存映射到`MM`数组中，每个地址的低8位作为索引。 3. **加载 (`load()`)**: 当接收到一个地址请求时，这个方法会找到对应的缓存槽 (`slot`)，设置其tag为地址的高8位，标记为有效（valid=1），然后从`MM`中读取数据填充到`block.data`数组。 4. **读取 (`read()`)**: 用户可以输入想要读取的地址，程序解析地址并查找缓存。如果地址对应的数据在缓存中且有效且未被修改（`block.vaild == 1 && block.tag == tag`），则标记为命中（hit），否则进行缺失处理。若缓存已被修改（`block.dirty == 1`），则将脏数据回写到主内存，并更新`MM`数组。 通过这个项目，学生学习了如何设计和实现一个基本的缓存系统，包括地址映射、缓存替换策略（这里没有明确提及，但通常涉及LRU或随机替换等算法）以及缓存与主内存的数据交互。此外，也涉及到指令流水线、存储层次结构等计算机体系结构的基本概念。理解这些核心操作有助于深入理解计算机硬件与软件之间的交互，以及为何缓存对于提高系统性能至关重要。