计组真题分析1 cache与映射

【2015统考真题】假定主存地址为32位，按字节编址，主存和Cache之间采用直接映射方式，主存块大小为4个字，每字32位，采用回写方式，则能存放4K字数据的Cache的总容量的位数至少是()

正确答案：148K

有件事我一直有些纠结，那就是在计算中，诸如脏位、标记位这些位应该怎么处理。但是至少在这道题中，我们可以确定。这些位不占用cache的存储位，而是额外空间，并且在计算时需要列入考虑。

 

分析：

写回法：CPU对cache写命中时，只修改cache的内容，直到这块cache被换出时才更新到内存对应块。 一般配合写分配法使用（写不命中时，先调入到cache，再进行修改）

全写法：CPU对cache写命中时，同时修改cache块和对应内存块的内容。这样做会多至少一次访存，但是可以确保二者数据保持一致。如果有其他进程访问数据，可以避免意外。配合非写分配法使用（写不命中时，直接改内存，不调入cache）

 

在这道题中，标记部分一定含了有效位和标记位（用于标记cache此时存的是哪个主存块号）。如果用了写回法，那还需要一个脏位。如果cache的替换算法用了LRU、LFU，那还需要替换算法位。这道题中cache采用的是直接映射。主存按字节编址，每块4个字，每个字32位（4字节），也就是说每个内存块块内地址要16字节，按字节编址的话块内地址占4位。主存32位，32-4-10=18，用于直接映射的标记要18位（因为直接映射需要判断这块里装的是对应块中的哪一块），写回法1位。18+11+1=20.cache总容量4k个字，对应1k个chache块；那么也就是说额外位要20*1k=20k。4k*32+20k=148k。所以总共需要148k位。