1GB 主存与 64KB Cache 的地址划分及容量计算

1GB 主存与 64KB Cache 的地址划分及容量计算

本文将详细解释 1GB 主存和 64KB Cache 的地址划分，并计算 Cache 的总容量。假设主存地址空间大小为 1GB，按字节编址，Cache 可存放 64KB 数据，主存块大小为 128 字节，采用直接映射方式。

1. Cache 地址划分

• 标记位 (Tag): 19 位，用于存放主存块的标记信息，用于判断 Cache 中的数据是否与主存中的一致。
• 行号 (Index): 7 位，用于指示 Cache 中的哪一行，由于采用直接映射方式，所以直接使用主存块地址的低 7 位作为行号。
• 块内偏移 (Offset): 6 位，用于指示 Cache 中的哪一个字节，即主存块内的偏移地址。

2. 主存地址划分

• 标记位 (Tag): 18 位，用于存放主存块的标记信息，用于判断 Cache 中的数据是否与主存中的一致。
• 块号 (Block Number): 8 位，用于指示主存中的哪个块。
• 块内偏移 (Offset): 7 位，用于指示主存块内的哪一个字节。

3. Cache 总容量计算

Cache 总容量为 64KB，即 2^16 字节，因为每个 Cache 行占据 128 字节，所以 Cache 的总行数为 2^16/128 = 2^9。

每一行包括标记位、数据和有效位，其中标记位占据 19 位，数据占据 64 字节，即 2^6 字节，有效位占据 1 位，所以每一行的总位数为 19 + 64 * 8 + 1 = 528 位。

因此，Cache 的总容量为 2^9 * 528 = 54,432 位。