Question

我正在尝试了解缓存基础知识。如果我有

#define OFFSET_BITS (6)                              // 64 bytes cache line
#define SET_INDEX_BITS (5)                           // 32 sets
#define TAG_BITS (64 - OFFSET_BITS - SET_INDEX_BITS) //
#define NWAYS (8)                                    // 8 ways cache.

这台机器的缓存大小是多少？它只是添加偏移，设置和标记位？另外，假设我有一个地址0x40000100，该地址的缓存是什么？我该如何计算？

Answer 1

假设您有一个数组，如下所示：

uint8_t myCache[1 << SET_INDEX_BITS][NWAYS][1 << OFFSET_BITS];

适用于NWAYS = 8，SET_INDEX_BITS = 5和OFFSET_BITS = 6;数组的大小（缓存的大小）将是16384字节（16 KiB）。

请注意＆＃34;缓存大小＆＃34;仅指缓存可以存储多少数据，并且不包括存储查找数据所需的标记的成本。

标签可以用第二个数组表示，如下所示：

myCacheTags[1 << SET_INDEX_BITS][NWAYS];

如果一个标签的成本为53位，则256个标签的成本为13568位;所以要实际实现缓存，你需要至少18080字节。当然在C中（你不能拥有53位整数数组），填充/对齐会花费更多（标签数组最终会导致每个标签64位）。

要在缓存中查找缓存行，您可以执行以下操作：

uint8_t *getCacheLine(uint32_t address) {
    int setIndex = (address >> OFFSET_BITS) & (( 1 << SET_INDEX_BITS) - 1);
    int myTag = address >> (OFFSET_BITS + SET_INDEX_BITS);

    for(int way = 0; way < NWAYS; way++) {
        if(myTag == myCacheTags[setIndex][way]) {
            return myCache[setIndex][way];
        }
    }
    return NULL;   // Cache miss
}

注意：通常标签包含某种＆＃34;有效或无效的＆＃34; flag（如果缓存中的条目根本不包含任何内容），通常标记还包含一些东西来表示最近使用的缓存行（对于某种＆＃34;最近最少使用的＆＃34;驱逐算法）。我提供的示例代码是不完整的 - 它在执行if(myTag == myCacheTags[setIndex][way])时不会屏蔽这些额外的位，它不会检查任何有效/无效的标志，并且它没有＆＃39; t更新标记以指示最近使用了缓存行。

缓存大小和计算缓存集

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