caching - 缓存标签值

Question

参考以下链接中的缓存问题： link

问题是：使用下面的一系列地址，显示具有单字块、4 字节字和总大小为 16 字的双向组关联高速缓存的命中和未命中以及最终高速缓存内容。假设 FIFO 替换。

0, 4, 64, 0, 128, 32, 12, 96, 128, 64

我的问题是：为什么标签值设置为字地址/8？

谢谢。

Answer 1

简短说明 - 如果缓存总共包含 16 个字（= 64 字节缓存，非常小:)，并且它是 2 路集关联的，那么您有 8 个集直接由地址映射。您不需要设置位成为标签的一部分，因为您已经使用它们映射到正确的设置。

假设访问粒度是 1 个字节，那么您的地址有 2 个 LSB 位将您映射到一个块内（4 个字节），您在访问缓存时需要忽略这些，因为您正在读取整个块（然后内存单元将使用这 2 位根据读取的大小和对齐方式为您提供块内的确切字节）。所以字地址 = real_address / 4

现在，由于您有 8 个集合，您可以使用接下来的 3 位映射到正确的集合。

+--------------------------------------+----------------------+-------------------+
|          Tag (bits 5 and above)      |     Set (bits 2,3,4) | Offset (bits 0,1) |
+--------------------------------------+----------------------+-------------------+

也就是说，addr 0x0 将映射到 set 0，addr 0x4（字 addr 0x1）将始终位于 set no。1、不管怎样。set 2 将具有 addr 0x8（字 addr 0x2），set 3 将具有 addr 0xC（字 addr 0x3），...等等，直到 set 7 将用于 addr 0x1C（字 addr 0x7）。

下一个地址将简单地包装 - addr 0x20（字 addr 0x8）将检查位 2..4 并查看它们是否为零，因此将再次映射到设置 0，依此类推。此时，标签来区分地址 0x0、addr 0x20、addr 0x10000 或映射到那里的任何其他地址（addr % 0x20 == 0 或 word_addr % 8 == 0）。由于您不关心此处行内的偏移量，并且当您决定访问给定集合时已经知道集合位，所以唯一需要存储的东西（当然除了数据之外）是上面的位设置位 - 这是必需的（并且足够）确定给定集合中的行标识，并知道查找是否命中或未命中。这些位是 addr / 0x20（或 addr >> 5），或 word_addr / 8（= word_addr >> 3）

请注意，这意味着仅一个标签不足以识别行地址，您需要标签和设置位来重建它。