缓存中的“块地址”是否包含字节偏移量？答案

【问题标题】：Is the byte offset included with the 'block address' in caching?缓存中的“块地址”是否包含字节偏移量？
【发布时间】：2018-11-26 11:28:09
【问题描述】：

我一直在忙着做作业，这个问题一直困扰着我。我做错了吗？

我的立场是，“块地址”是这些 32 位参考地址的一部分（在大多数问题中给出），不包括用作字节偏移量的最低有效位（用于选择的部分）块中的一个字（或字节）。

为了演示，假设我们使用的是直接映射缓存，并给出了一个 32 位的引用地址，例如 0000 0000 0000 0000 1111 1100 0001 1100，并且标记为 24 位，索引为 6 位，偏移量为 2 位。

我的教科书（计算机组织与设计：MIPS 版）指出，给定地址在直接映射缓存中映射到的块由(block address) modulo (number of blocks in the cache) 找到。如果我将此计算中的偏移量作为“块地址”的一部分包含在内，那么我将指示命中/未命中/存储的结果块将与我没有的情况大不相同。

因此，如果有人知道“块地址”是否只是“地址”的另一个术语（整个 32 位引用），或者它是否意味着我认为它的含义，那将让我放心标签和索引（仅此而已）。有人知道吗？

【问题讨论】：

标签： cpu-architecture cpu-cache mips32

【解决方案1】：

由于 mips 使用字来寻址，所有地址基本上都是 30 位长，另外还有 2 位设置为 0（末尾的字节偏移量）。块偏移量是接下来的 2 位，后跟块地址：

XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX WW00

00 这是字偏移量，在 mips 中几乎没用，因为您通常不使用字节
WW 这是块偏移量，用于标识选择哪个单词（假设块长 4 个单词）
XX.. 块地址，这是内存块的直接地址，包含 4 个字，因此 4x4 = 16 个字节。

当您谈论块地址时，您谈论的是地址的前 28 位，因为其余的只是其他应用程序的偏移量。

字节地址 - 所有 32 位
字地址 - 前 30 位
块地址 - 前 28 位（如果您选择更大的块，则更少）

标签和索引只在谈论缓存时起作用，此时您查看块地址（在本例中为 28 位）并仅从这部分选择您的标签和索引，偏移量仅在缓存后使用访问。

从区块地址获取标签和索引
使用块偏移来获取单词（例如使用 32x4-1-MUX 完成）
将字移入目标寄存器

【讨论】：

在 mips 中几乎没用，因为您通常不使用字节。 ASCII 和 UTF-8 中的字符串是单字节数组。在典型的真实计算机程序中并不罕见。未对齐的单词不太常用，直到 MIPS32r6 才保证完全支持。（MIPS32r6 删除了特殊的未对齐加载指令（如 lwl/r 左/右半部分）并要求常规 lw / sw 处理未对齐的地址。en.wikipedia.org/wiki/MIPS_architecture#MIPS32/MIPS64_Release_6）。除此之外，+1。