关于Cache的计算

本文深入探讨了Cache的计算,包括直接映射Cache的总位数计算和地址映射方法,以及Set-associative-cache的工作原理。讨论了不同映射方式下标记域大小和组数的变化,并通过实例解释了如何根据Cache参数计算相关位数。

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关于Cache的计算



direct-mapped-Cache

每个主存地址对应到Cache中一个确定的地址(多(内存地址)对一(Cache地址))

一个CPU给出的地址:

地址结构 Tag Index 字节内偏移量
作用 与Cache中AdressSpeicher中的值比较 定位到某一个Cache Zeile(有 2 ^ n 行则需要n位Index ) 定位到



1. 计算一个Cache的总位数

假设:

  • 32位字节地址
  • direct-mapped-cache
  • cache有 (2 ^ n) 个Block,即有(2 ^ n)行 –> n位被用作Index
  • 一个Block大小为 (2 ^ m) 个word(有 2 ^ (m + 2) 个Byte ), 因此用 m 位来查找块中的字, 2位是字节偏移信息。

–> 标记域(Tag)的大小为:

    32 - (n + m + 2)

direct-mapped-cache的总位数为:

    (行数) * (block大小 + Tag大小 + 有效位大小) 

所以上面的cache总位数为:

    (2 ^ n) * (2 ^ (m + 2) * 8 + (32 - m - n - 2) + 1)

上面计算的是实际的大小,但通常对Cache命名只考虑==数据的大小(Datenspeicher的容量)==不考虑标记域和有效位域的大小。


例:

一个direct-mapped-cache,有16kB的数据,块大小为4个word,地址为32位,那么该cache总共需要多少位?

一个Block有4个word,每个word为4Byte

–> 每个Block大小为:

    4 * 
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