计算机组成原理 | Cache与主存的地址映射计算（笔记）

目录

地址映射

1.全相联映射 (fully-associated)

2.直接相联映射 (direct mapped)

3.组相联映射 (set-associated)

例题

地址映射

地址映射 --- 由主存地址映象到cache地址称为地址映射

1.全相联映射 (fully-associated)

概念 —— 各主存都可以映射到cache的任意数据块。

地址划分

 主存划分的计算

2.直接相联映射 (direct mapped)

概念 —— 每一个主存块地址只可以映射到cache的固定行。

 地址划分

主存划分的计算

 

3.组相联映射 (set-associated)

概念 —— 在组间采用直接映射，在组内采用全相联映射。

  地址划分

主存划分的计算

4.例题

【例1】某计算机的 cache 由 1K个存储块构成，主存包含 64K 个存储块，每块由 256 个字组成，访问地址为字地址。

（1）若采用全相联映射方式，列出主存地址的划分情况，并标出各部分的位数。

        块内偏移 w --- 存储块每块256字，即2^8字，块内偏移需要8位,即 w=8

        主存块地址 s --- 主存有64K块，即2^16 块，主存块地址16位,即 s=16        

（2）若采用直接映射方式，列出主存地址的划分情况，并标出各部分的位数。

        块内偏移 w --- 同上,即 w=8

        行索引 r --- cache有1k块，即2^10块（行），区内行索引字段位数10位,即 r=10

        区地址 s-r --- 主存有64K块，即2^16 块， s=16; 区地址字段位数 = s-r = 16-10 = 6位。

                              或 主存块数 / cache块数 = 64K / 1K = 64 = 2^6 ，即s-r = 6

（3）若采用8路组相联映射方式，列出主存地址的划分情况，并标出各部分的位数。         

        块内偏移 w --- 同上,即 w=8

        组索引 r --- cache的块数 / n = 1K/8 = 128 =2^7，组索引字段位7位，即d=7

        区地址 s-r --- 主存有64K块，即2^16 块，s=16；标记（tag）地址字段位数 = s-d = 16-7 = 9

【例2】某计算机字长32位， cache 由 1K个存储块构成，主存包含 64K 个存储块，每块由 256 个字组成，访问地址为字节地址。

（1）在字长32位计算机中，1字 = 4字节

        [附]  1 字(Word) = (计算机字长 / 8)  字节(Byte) = (计算机字长) 位(bit)

                1 字节(Byte) = 8 位(bit)

（2）若采用全相联映射方式，列出主存地址的划分情况，并标出各部分的位数。

        块内偏移 w --- 存储块每块256字，即2^8字 = 2^10字节，块内偏移需要10位,即 w=10

        主存块地址 s --- 同上题,即 s=16       

（3）若采用直接映射方式，列出主存地址的划分情况，并标出各部分的位数。

        块内偏移 w --- 同上,即 w=10

        行索引 r --- 同上题,即 r=10

        区地址 s-r --- 同上题,即 s-r = 6

（3）若采用8路组相联映射方式，列出主存地址的划分情况，并标出各部分的位数。         

        块内偏移 w --- 同上,即 w=10

        组索引 r --- 同上题,即 d=7

        区地址 s-r --- 同上题,即 s-d = 16-7 = 9