有一些关于缓存和缓存命中/未命中的问题

Question

这是一个家庭作业问题，但作业已经到期，我们已经得到了答案，我只是不知道他们是如何得出这些答案的。

它与缓存有关，我只是混淆了很多概念。

以下是问题：

对于具有32位地址的直接映射缓存设计，以下位为 地址用于访问缓存。

根据我的理解，索引位确定缓存中哪个块在内存中的特定位置被映射到。地址的最低log（base2）位决定了高速缓存块，这里有5个索引位，所以我知道高速缓存中总共有2 ^ 5个块，或32个。

什么是缓存块大小（以字为单位）？

根据给出的答案，缓存块大小为8.根据TA提供给我们的一些注释，块大小为2 ^（偏移位数），在这种情况下，然而，这给了我一个答案32，所以我不知道8来自哪里。此外，本书中没有任何地方定义“偏移位”这个术语，所以有人能告诉我这究竟是什么意思吗？

**我在想的是，由于相同的内存地址永远不会被引用两次，所以应该没有命中，因为缓存永远不会拥有它在缓存中寻找的数据。然而，根据答案，命中率应该是.25，所以我再一次猜想我不明白会发生什么。 最后，对于最后一个问题，它说答案如下：

＆lt; 000001,0001，mem [1024]＆gt;

＆lt; 000001,0011，mem [16]＆gt;

＆lt; 001011,0000，mem [176]＆gt;

＆lt; 001000,0010，mem [2176]＆gt;

＆lt; 001110,0000，mem [224]＆gt;

＆lt; 001010,0000，mem [160]＆gt;

其中包含一些甚至不在原始问题中的内存地址（176,2176），所以到目前为止我完全失去了一切。有人可以帮我解决一些这些问题吗？**

Answer 1

在示例中，高速缓存块大小为32 字节，即正在使用字节寻址;对于四字节的单词，这是8个单词。

由于整个块在未命中时加载到高速缓存中，并且块大小为32字节，因此要获得索引，首先将地址除以32以在内存中查找块编号。模块编号32（5位索引）是索引。块号除以32是标签。跟踪看起来像这样：

   0  miss  <00000, 0000, mem[0..31]>
   4  hit   <00000, 0000, mem[0..31]>
  16  hit   <00000, 0000, mem[0..31]>
 132  miss  <00100, 0000, mem[128..159]>
 232  miss  <00111, 0000, mem[224..255]>
 160  miss  <00101, 0000, mem[160..191]>
1024  miss  <00000, 0001, mem[1024..1055]>
  30  miss  <00000, 0000, mem[0..31]>
 140  hit   <00100, 0000, mem[128..159]>
3100  miss  <00000, 0011, mem[3072..3103]>
 180  hit   <00101, 0000, mem[160..191]>
2180  miss  <00100, 0010, mem[2176..2207]>

正如您所看到的，12次访问中有4次点击，因此命中率应为33％。 （看起来答案的提供者认为有16次访问。）

旁注释：由于这是从空缓存开始的，因此只有一个冲突未命中（mem [30]访问），其余七个未命中是必须的（第一次访问）未命中。但是，如果这是循环的主体，则在第一次循环之后的每次迭代中，在索引00000（地址0,1024,30,3100）处将发生四次冲突未命中，在00100（地址132,2180）处发生两次冲突未命中，并且六个命中（地址4,16,140是其缓存块已在每次迭代中重新加载的命中，对应于冲突未命中;地址232,160,180是其缓存块在第一次迭代中加载而未被驱逐的命中）。 p>

运行此跟踪，可以发现最后以下块有效（是其索引的最后一次访问）：

<00000, 0011, mem[3072..3103]>
<00100, 0010, mem[2176..2207]>
<00101, 0000, mem[160..191]>
<00111, 0000, mem[224..255]>

注意这与给出的答案有何不同，这显然是错误的，因为对于32字节的块，没有块将从mem [16]开始，1024除以32给出块号（在内存中）为32,32模32索引为0（不是1）。

顺便提一下，提供块中缓存的字节范围可能比仅提供块的起始地址更有帮助。