caching - 流水线模拟器的指令缓存

Question

我正在尝试使用 java 完成一个基于简化 mips 计算机的模拟器。我相信我已经完成了分配所需的流水线逻辑，但我很难理解指令和数据缓存应该做什么。

指令缓存应直接映射为 4 个块，块大小为 4 个字。

所以我真的很困惑缓存在做什么。它会进入记忆并从记忆中提取指令吗？例如，在一个块中，它将只有 add 命令。

将它实现为二维数组是否有意义？

Answer 1

首先，您应该了解缓存的基础知识。您可以将缓存想象为位于 DRAM 或主内存与处理器之间的中间内存，但其大小非常有限。现在，当您尝试访问内存中的某个位置时，您将首先在缓存中搜索它。如果找到（缓存命中），处理器将获取此数据并恢复执行。通常缓存命中应该是非常少的时钟周期，比如 1 或 2。假设如果在缓存中找不到数据（缓存未命中），则从主内存中获取数据，填充缓存并馈送到处理器。处理器阻塞直到获取数据。这通常需要数百个时钟周期，具体取决于您使用的 DRAM。从 DRAM 获取的数据量等于缓存线大小。

我认为这应该让你开始。