例1：某计算机的主存地址位数为32位，按字节编址。假定数据Cache中最多存放128个主存块，采用四路组相联映射方式，块大小为64B，每块设置了一位有效位。采用一次性写回策略，为每块设置1位“脏”位。
例1：某计算机的主存地址位数为32位，按字节编址。假定数据Cache中最多存放128个主存块，采用四路组相联映射方式，块大小为64B，每块设置了一位有效位。采用一次性写回策略，为每块设置1位“脏”位。要求：
（1）指出主存地址中标记（Tag）、组号（Index）和块内地址（Offset）三部分的位置和位数。
（2）计算该数据Cache的总位数。
解：主存地址位数为32位，一共32位，
Cache中有128个主存块，四路组相联映射，即每个Cache组内有4个Cache块，
故分为128 ÷ 4 = 32组 = 2^5 组，组号占5位
按字节编址，块大小为64B = 2^6B，块内地址字段占6位
标记字段占剩余的 32 - 5 - 6 = 21 位
（1）Tag为21位，位于主存地址前部；
组号Index为5位，位于主存地址中部；
Offset为6位，位于主存地址后部；
主存地址结构：
| 主存块号 | 块内地址 |
|---|---|
| 主存字块标记（21位） + cache组号（5位） = 26位 | 6位 |
Cache总位数或总容量 = 标记项的总位数 + 数据块的总位数
标记项 = 其他位 + 标记位
其他位：一定包含 1 位有效位 ，可能包含脏位 （修改位）、替换控制位
全写法没有脏位，写回法有 1 位脏位
替换算法有替换控制位
（2）标记项的总位数 = 128 块 * (21 + 1 + 1）位/块 = 128 * 23 = 2944 位
数据块位数 = 128 块 * 2^6 * 8 位/块 = 65536 位
块大小 64B
所以数据Cache的总位数 = 2944 位 + 65526 位 = 68480 位
例2：某个Cache的容量大小为64KB，行长为128B，且是四路组相联Cache，主存使用32位地址，按字节编址。
（1）该Cache共有多少行？多少组？
（2）该Cache的标记阵列中需要有多少标记项？每个标记项中标记位长度是多少？
（3）该Cache采用LRU替换算法，若当该Cache为直达式Cache时，标记阵列总共需要多大的存储容量？写回式又该如何？（提示：四路组相联Cache使用LRU算法的替换控制位为2位。）
解：
（1）某个Cache的容量大小为 64KB，行长为 128B，
该Cache共有：64KB ÷ 128B/行 = 2^16B ÷ 2^7B行 = 2^9 行 = 512 行；
四路组相联Cache，即每个Cache组内有 4 个Cache行，
该Cache共有：512行 ÷ 4行/组 = 128 组。
（2）Cache中有 512 行表示Cache中有 512 个标记项，
按字节编址，行长为 128B 表示块大小为：128B = 2^7B，
即块内地址（Offset）为 7 位；
Cache有 128 组 = 2^7 组，即组号为 7 位；
标记位（tag）= 32 - 7 - 7 = 18 位 。
（3）写直达式就是全写法，没有脏位，只有 1 位有效位，
使用LRU算法，四路组相联 2 位替换控制位，4 = 2^2
所以写直达式标记阵列需要的存储容量为：（18 + 1 + 2）位/行 * 512 行 = 10752 位
对应的Cache行标记项结构：
| 有效位 | 标记位 | 脏位 | 替换控制位 |
|---|---|---|---|
| 1位 | 18位 | 0位 | 2位 |
写回式就是写回法， 在全写法的基础上添加 1 位脏位，
所以回写式标记阵列需要的存储容量为（21 + 1）位/行 * 512 行 = 11264 位
对应的Cache行标记项结构：
| 有效位 | 标记位 | 脏位 | 替换控制位 |
|---|---|---|---|
| 1位 | 18位 | 1位 | 2位 |
reference:
Cache的地址结构，tag到底与Cache什么关系，Cache容量与总容量，Cache行长，Cache字地址？_cache地址结构-CSDN博客
彻底弄懂408——计算机组成原理中的Cache映射方式与位数问题_cache行的位数不包括行号吗-CSDN博客
https://www.cnblogs.com/zhengmq2010/p/13662884.html#计组——彻底搞懂cache主存映射以及cache容量的计算_cache容量计算-CSDN博客https://www.cnblogs.com/zhengmq2010/p/13662884.html#