缓存实际上如何将数据存储在“偏移量”中？ [关闭]

Question

因此，对于我的计算机体系结构课程，我必须在 C# 上模拟缓存/内存关系，但我只是不确定缓存如何实际存储数据。我得到了缓存标签的概念，但我真的没有得到偏移量。

假设我有一个可容纳 256 个 32 位整数的 RAM。我想拥有一个缓存系统，其中我有一个包含 8 个 32 位整数的缓存。但是然后在缓存中的那些 32 位整数中，我需要添加标记和有效位，这使其大致缩小到 26 位左右。那么如何将 32 位数据存储在剩下的 26 位中呢？

这是我现在拥有的代码，它仍在进行中

class Memory
{
    public List<UInt32> instructions = new List<UInt32>();

    const int directCacheSize = 8;
    ulong[] directCache = new ulong[directCacheSize];

    private int[] stack = new int[256];

    public int this[int i]
    {
        get
        {
            int directMapIndex = i % directCacheSize;
            if (directCache[directMapIndex] == Convert.ToUInt64(stack[i]))
            {
                return Convert.ToInt32(directCache[directMapIndex] - 18446744069414584320);
            }
            else
            {
                directCache[directMapIndex] = (Convert.ToUInt64(i) << 32) + Convert.ToUInt64(stack[i]);
                return stack[i];
            }
        }
        set
        {
            stack[i] = value;
        }
    }
}

Answer 1

我一直在努力理解这个几乎不连贯的问题，我想我明白了。

我最初认为您的基本错误是从数据大小中减去了用于维护缓存数据结构位的位；这没有任何意义。它们被添加到数据大小中。

但后来我意识到不，您的基本错误是您将位与字节混淆了。您从 32 个 字节 减去 六个 位 得到 26，但您应该将 6 个位 添加 到 32 x 8 位。

令人困惑的错误是，您似乎也将数据块的偏移量与数据块本身混淆了。数据块存储数据。 偏移量标识数据块内相关数据的位置。偏移量是有效地址的一部分，而不是缓存行！

您似乎也完全忘记了肮脏的部分。

那么我的直接地图缓存中的单个块将如下所示：[tag 5bit][data 32bit]

没有。 32在这个问题中出现的次数让你很困惑：

• 8 个 32 位字是 32 个字节
• 5 位可以代表 32 个可能的标签
• 如果您有 32 个标签和 1024 个字节，则每个标签标识 32 个字节

有很多 32，你把他们搞糊涂了。

重新开始。

假设您想要一行包含 8 个 32 位字，总共 32 个字节。单个缓存行中必须包含什么？

• 32 个字节——不是位
• 标识 32 个字节的来源的标签
• 一个有效位
• 一个脏位

如果我们假设 32 字节只能在 32 字节边界上，并且有 1024 / 32 = 32 个这样的边界，那么对于标签我们需要 log2(32) = 5 位，所以总缓存行大小应该是：

• 32 字节 NOT BITS 数据
• 5位标签
• 一个有效位
• 一个脏位

有意义吗？