用于阵列的 MIPS 直接映射缓存答案

【问题标题】：MIPS Direct Mapped Cache for Arrays用于阵列的 MIPS 直接映射缓存
【发布时间】：2020-02-12 16:32:45
【问题描述】：

我需要了解 MIPS 中的直接映射缓存如何用于数组。例如，对于包含 a[0] 到 a[9] 的十个项目的数组，以及以下直接映射缓存配置：总缓存大小为 32 字节和块大小为 16 字节的直接映射缓存。每个内存地址为 32 位。

这将产生：4 位偏移，1 位索引，27 位标记

我的缓存看起来像这样：

| Index | Valid | Tag | W0 | W1 | W2 | W3 |
|   0   |   0   |     |    |    |    |    |
|   1   |   0   |     |    |    |    |    |

我的问题是，在我第一次加载 a[0] 时，我知道在每个缓存索引中，我们可以存储 4 个单词。这是否意味着a[0]、a[1]、a[2]、a[3] 在a[0] 的加载访问时都被加载到缓存中？所以a[1]、a[2] 和a[3] 会很受欢迎。

还是我理解错了？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

这取决于a[0]的对齐方式。

假设a[0] 位于 0x10010000。然后加载的 16 字节块从 0x10010000 开始，一直到 0x1001000F。

a[0] 位于 0x10010000，a[1] 位于 0x10010004，a[2] 位于 0x10010008，a[3] 位于 0x1001000C — 都在该缓存行中。

但是，如果a[0]位于0x10010004，那么加载的16字节块仍然是0x10010000的同一个块，但现在包含a[0]、a[0]、a[1]前面的单词和a[2]，但不是a[3]。

但是，如果a[0]在0x10010008，那么加载的16字节块仍然是0x10010000的同一个块，但现在包含a[0]、a[0]、@987654336前面的两个字@，但不是a[2]，也不是a[3]。

我们还假设a 的元素是4 字节整数。 MIPS 对整数有对齐要求，但它只有 4 个字节，而不是 16 个字节。因此，没有理由假设 a 对齐的字节数超过 4 字节，除非我们被告知更多。

【讨论】：

谢谢！是的，我想对齐很重要，在这种情况下，它们可以很好地映射（从 0000 开始）。我是否也可以快速检查我对标签、索引和偏移量的计算是否正确？我有时发现很难计算这些，因为在我的讲座中，我得到了更多信息来推导这些，但在我的教程中，他们只给了我“缓存的总大小”和“块大小”（我假设是缓存大小？）
是的，你是对的。直接映射缓存与单向组关联缓存相同。因此，我们将总缓存字节 (32) 除以 1 = 32，（（对于 2-way，我们将在此处除以 2）），然后由于块大小为 16，我们确定只有两个索引位置（0 ,1 = 1 位) 16 字节中的 32 字节。