report on the other memory mappingI

report on the other memory mapping
Introduction

A cache consists of a number of slots. Let's call it N. N is almost always some power of 2. Each slot contains M bytes which is the cache line, and this is usually a power of 2, as well.
We'll assume, for our example, that our cache consists of 27 = 128 slots.

Each slot will contain 25 = 32 bytes in the cache line.

Parking Lot Analogy

Assume you have a parking lot where they have handed out many parking permits. In fact, there's more parking permits than parking spots. This is not uncommon at a college. When a lot fills up, the students park in an overflow lot.
Suppose there's 1000 parking spots, but 5000 students. With a fully associative scheme, a student can park in any of the 1000 parking spots.

The advantage of such a scheme is that it makes full use of the parking lot.

Fully Associative Scheme

Suppose we are trying to access a byte at address A31-0. We know that the address can be split into two parts: A31-5, which is the tag, and A4-0, which is the offset.

We generate 32 addresses by keeping the upper 27 bits, and making all 32 5-bit bitstrings for B4-0.

Which slot should the cache line go to, assuming the data is not already in the cache? In a fully associative scheme, you can pick any slot. However, there are some intelligent choices you can make.

If there is any slot where the valid bit is 0 V = 0, pick that slot.
If all the slots are valid, you need to pick a slot to evict. In the introduction to cache notes, there afgre a list of possible eviction policies. A slot is chosen to be evicted, and the new cache line is placed there, with the valid and dirty bits updated, as well as the tag.
Finding the Slot

How would you determine whether the cache line you are looking for is in the cache? Assume we're trying to load or store at address B31-0.
Since the cache line can be in any slot, we will have to look at every slot. Hardware has one advantage over software when it comes to searching the slots. You can do searches in parallel, instead of examining each slot one at a time.

To do the search, first get the tag bits out of the address: these are bits B31-5. You must simultaneously compare the address tag bits (which is B31-5) to the tag of each slot. This can be done using a comparator, which can simply be a bunch of XNOR gates (XNOR2 is true when two bits have the same value), which compare the address tag to the slot tag.

You must also determine whether the slot's valid bit is 1. For a match to occur, the address tag must match the slot tag, and V = 1.

At most, one slot should match. If there is more than one slot that matches, then you have a faulty fully-associative cache scheme. You should never have more than one copy of the cache line in any slot of a fully-associative cache. It's hard to maintain multiple copies, and doesn't make sense. The slots could be used for other cache lines.

The hardware for finding the right slot, then picking the slot if more than one choice is available is rather large, so fully associative caches are not used in practice. The complexity of the fully associative hardware actually slows down the overall speed of the cache.

Getting the Data

Once you find a valid slot whose tag bits match, you use bits B4-0 to access the element in the cache line (as if it were a 32 element array). Bits B4-0 are the offset.
Deciding How Many Bits for Tag and Offset

In general, if you have M bytes of data in the cache line, and M is a power of 2, then this means lg M bits are used for the offset. Thus, A(lg M - 1)--0 are the offset bits. Thus, there are 32 - lg M bits for the tag. These are bits A31 -- lg M.
Summary

In a fully associative scheme, any slot can store the cache line. The hardware for finding whether the desired data is in the cache requires comparing the tag bits of the address to the tag bits of every slot (in parallel), and making sure the valid bit is set.
If there is a cache miss, the initial goal is to pick a slot that's not valid to place the data being searched for. If there are no valid slots, the hardware must pick a slot to evict based on some eviction policy. If the evicted slot's dirty bit is 1, then the data in the slot must be copied back to RAM. If it's 0, there's no need to copy back, since the data in the cache line should be identical to the data in the corresponding memory locations in RAM.

Then, the new data block must be copied from RAM to the slot, and V set to 1, D set to 0, and the slot tag copied from the address tag.

The hardware for a fully-associative cache can be rather complex, which is why you don't see fully-associative caches (except for translation lookaside buffers).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

รายงานเกี่ยวกับการแมปหน่วยความจำอื่น ๆแนะนำแคประกอบด้วยจำนวนช่อง ลองโทร N. N เป็นเกือบตลอดเวลาบางอำนาจ 2 แต่ละช่องประกอบด้วย M ไบต์ซึ่งเป็นบรรทัดแค และโดยปกติพลังงาน 2 เช่นเราจะสมมติ ตัวเรา ว่า แคชของเราประกอบด้วย 27 = 128 ช่องแต่ละช่องจะประกอบด้วย 25 = 32 ไบต์ในรายการการแคชจอดเทียบสมมติว่า คุณมีจอดที่พวกเขาได้มอบออกใบอนุญาตจอดรถมากมาย ในความเป็นจริง มีใบอนุญาตจอดรถเพิ่มเติมกว่าจุดจอดรถ นี้ไม่ใช่เรื่องแปลกที่วิทยาลัย เมื่อมากเต็ม สวนนักเรียนมีมากเกินสมมติว่า มีจุดจอดรถ 1000 แต่นักเรียน 5000 มีโครงร่างทั้งหมดที่เกี่ยวข้อง นักเรียนสามารถจอดในจุดจอดรถ 1000ประโยชน์ของแผนดังกล่าวคือ ว่า มันทำให้ใช้เต็มจอดรถแผนงานที่เกี่ยวข้องทั้งหมดสมมติว่า เรากำลังถึงไบต์ที่อยู่ A31-0 เรารู้ว่า ที่อยู่สามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน: A31-5 ซึ่งเป็นป้าย และ A4-0 ที่เป็นออฟเซตเราสามารถสร้างที่อยู่ 32 บิต 27 บนการรักษา และทำให้ทั้งหมด 32 บิต 5 bitstrings B4-0ช่องที่ควรบรรทัดแคไป สมมติว่า ข้อมูลยังไม่ได้อยู่ในแคช ในแผนงานที่เกี่ยวข้องทั้งหมด คุณสามารถเลือกช่องเสียบใด ๆ อย่างไรก็ตาม มีบางตัวอัจฉริยะที่คุณสามารถทำการถ้ามีช่องเสียบใด ๆ ที่บิตถูกต้องเป็น 0 V = 0 รับถ้าสล็อตทั้งหมดถูกต้อง คุณต้องเลือกช่องเพื่อขับไล่ ในการนำหมายเหตุแค afgre มีรายการของนโยบายสามารถขับไล่ ช่องที่จะถูกเอาออก และแคบรรทัดใหม่อยู่ บิตสกปรก และถูกต้องที่ปรับปรุง เป็นแท็กค้นหาช่องเสียบวิธีจะคุณตรวจสอบว่า แคบรรทัดที่คุณต้องการในแคชหรือไม่ สมมติว่า เรากำลังพยายามโหลด หรือร้านค้าที่อยู่ B31-0เนื่องจากรายการการแคชสามารถช่องใด ๆ เราจะต้องดูทุกช่อง ฮาร์ดแวร์มีซอฟต์แวร์ได้เปรียบหนึ่งเมื่อมาถึงช่องค้นหา คุณสามารถทำการค้นหาพร้อมกัน แทนที่จะตรวจสอบช่องละหนึ่งครั้งทำการค้นหา แรกรับตัดป้ายออกจากอยู่: เหล่านี้เป็นบิต B31-5 คุณกันต้องเปรียบเทียบบิตแท็กที่อยู่ (ที่ B31-5) ไปยังแท็กของแต่ละช่อง นี้สามารถทำได้โดยใช้ comparator ซึ่งเพียงพวงของประตู XNOR (XNOR2 เป็นจริงเมื่อสองบิตค่าเดียว), ซึ่งเปรียบเทียบแท็กที่อยู่ไปยังแท็กช่องนอกจากนี้คุณยังต้องพิจารณาว่าบิตถูกต้องของช่อง 1 การแข่งขันให้เกิดขึ้น แท็กอยู่ต้องตรงกับป้ายช่อง และ V = 1มากที่สุด ช่องหนึ่งควรตรงกัน ถ้ามีมากกว่าหนึ่งช่องที่ตรงกับ แล้วคุณมีแผนการแคชอย่างสัมพันธ์กันผิดพลาด นอกจากนี้คุณไม่ควรมีมากกว่าหนึ่งสำเนาของบรรทัดแคในช่องใด ๆ ของแคอย่างสัมพันธ์กัน มันยากที่จะรักษาหลายสำเนา และไม่ทำให้รู้สึก ช่องสามารถใช้สำหรับรายการอื่น ๆ แคไม่ใช้ฮาร์ดแวร์หาช่องขวา แล้วเบิกช่องเสียบว่ามากกว่าหนึ่งทางเลือกเป็นแคชขนาดค่อนข้างใหญ่ เกี่ยวข้องทั้งหมดดังนั้นในทางปฏิบัติ ความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องจริงช้าลงความเร็วโดยรวมของแคชได้รับข้อมูลเมื่อคุณค้นหาช่องที่ถูกต้องตรงกับบิตที่มีแท็ก คุณใช้บิต B4 0 ถึงองค์ประกอบในบรรทัดแค (เสมือนว่าเรย์องค์ประกอบ 32) B4-0 บิตออฟเซ็ตได้การตัดสินใจจำนวนบิตสำหรับแท็กและออฟเซ็ตทั่วไป ถ้าคุณมี M ไบต์ของข้อมูลในบรรทัดแค และ M กำลัง 2 แล้วนี้หมายความว่า lg M บิตจะใช้สำหรับการออฟเซ็ต ดังนั้น เป็น (lg M - 1) - 0 เป็นบิตออฟเซ็ต ดังนั้น มี 32 - บิต lg M สำหรับป้าย เหล่านี้เป็นบิต A31 - แอลจีเอ็มสรุปในแผนงานที่เกี่ยวข้องทั้งหมด ช่องใด ๆ สามารถเก็บรายการการแคช ฮาร์ดแวร์สำหรับการค้นหาว่า ข้อมูลที่ระบุอยู่ในแคชต้องการเปรียบเทียบบิตแท็กของอยู่ที่บิตแท็กของทุกช่อง (ในขนาน), และตรวจสอบให้แน่ใจว่าบิตถูกต้องไว้ถ้ามีมิสแค เป้าหมายเริ่มต้นคือการ เลือกช่องที่จะไม่สามารถทำการค้นหาข้อมูล ถ้ามีช่องไม่ถูกต้อง ฮาร์ดแวร์ต้องเลือกช่องเพื่อขับไล่ตามบางนโยบายขับไล่ ถ้าบิตสกปรกของช่อง evicted 1 แล้วข้อมูลในช่องต้องถูกคัดลอกกลับไปยัง RAM ถ้าเป็น 0 ไม่จำเป็นต้องคัดลอกกลับ เนื่องจากข้อมูลในแคชบรรทัดควรจะเหมือนกับข้อมูลในตำแหน่งหน่วยความจำที่เกี่ยวข้องใน RAMแล้ว ต้องคัดจาก RAM บล็อกข้อมูลใหม่ ช่อง ตั้ง 1 V, D ตั้งค่าเป็น 0 และแท็กช่องที่คัดลอกมาจากป้ายที่อยู่ฮาร์ดแวร์สำหรับแคชอย่างสัมพันธ์กันได้ค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งเป็นเหตุผลที่คุณไม่เห็นแคชอย่างสัมพันธ์กัน (ยกเว้นการแปล lookaside บัฟเฟอร์)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

รายงานเกี่ยวกับการทำแผนที่หน่วยความจำอื่นบทนำแคชประกอบด้วยจำนวนของช่อง ขอเรียกว่าเอ็นเอ็นอยู่เกือบตลอดเวลาอำนาจบางส่วนของ 2 ช่องแต่ละคนมีไบต์ M ซึ่งเป็นสายการแคชและนี้มักจะเป็นอำนาจของ 2 เช่นกัน. เราจะถือว่าสำหรับตัวอย่างของเราที่แคชของเราประกอบด้วย 27 = 128 ช่อง. แต่ละช่องจะมี 25 = 32 ไบต์ในบรรทัดแคช. เปรียบเทียบที่จอดรถสมมติคุณมีจำนวนมากที่จอดรถที่พวกเขาได้ยื่นออกใบอนุญาตที่จอดรถจำนวนมาก ในความเป็นจริงมีที่จอดรถมากขึ้นกว่าใบอนุญาตจุดที่จอดรถ นี้ไม่ใช่เรื่องแปลกที่วิทยาลัย เมื่อมีจำนวนมากเติมขึ้นนักเรียนจอดในจำนวนมากล้น. สมมติว่ามี 1,000 จุดจอดรถ แต่ 5000 นักเรียน ด้วยรูปแบบการเชื่อมโยงอย่างเต็มที่นักเรียนสามารถจอดในใด ๆ ของ 1000 จุดที่จอดรถ. ประโยชน์จากโครงการดังกล่าวก็คือว่ามันทำให้การใช้เต็มรูปแบบของลานจอดรถ. โครงการเชื่อมโยงครบสมมติว่าเรากำลังพยายามที่จะเข้าถึงไบต์ที่อยู่ A31- 0 เรารู้ว่าที่อยู่ที่สามารถแยกออกเป็นสองส่วนคือส่วนที่ A31-5 ซึ่งเป็นแท็กและ A4-0 ซึ่งจะชดเชย. เราสร้าง 32 โดยการเก็บรักษาอยู่บน 27 บิตและทำให้ทุก 32 bitstrings 5 บิต สำหรับ B4-0. ช่องเสียบสายซึ่งควรแคชไปสมมติว่าข้อมูลที่ไม่ได้อยู่ในแคช? ในรูปแบบการเชื่อมโยงอย่างเต็มที่คุณสามารถเลือกช่องใด ๆ แต่มีบางตัวเลือกที่ชาญฉลาดคุณสามารถทำ. ถ้ามีช่องใด ๆ ที่บิตที่ถูกต้องเป็น 0 V = 0, เลือกช่องที่. ถ้าช่องทั้งหมดถูกต้องคุณจะต้องเลือกช่องที่จะขับไล่ ในเบื้องต้นเกี่ยวกับการบันทึกแคชมี afgre รายการนโยบายการขับไล่ที่เป็นไปได้ ช่องจะเลือกที่จะถูกขับไล่และสายแคชใหม่จะอยู่ที่นั่นกับบิตที่ถูกต้องและสกปรกปรับปรุงเช่นเดียวกับแท็ก. หาสล็อตวิธีที่คุณจะตรวจสอบว่าสายแคชคุณกำลังมองหาอยู่ในแคช? สมมติว่าเรากำลังพยายามที่จะโหลดหรือเก็บที่อยู่ B31-0. ตั้งแต่บรรทัดแคชสามารถอยู่ในช่องใด ๆ ที่เราจะต้องมองในทุกช่อง ฮาร์ดแวร์มีความได้เปรียบมากกว่าซอฟต์แวร์เมื่อมันมาถึงการค้นหาช่อง คุณสามารถค้นหาในแบบคู่ขนานแทนการตรวจสอบแต่ละช่องในเวลาหนึ่ง. ในการดำเนินการค้นหาครั้งแรกที่ได้รับบิตแท็กออกจากที่อยู่เหล่านี้เป็นบิต B31-5 คุณพร้อมกันต้องเปรียบเทียบบิตแท็กที่อยู่ (ซึ่งเป็น B31-5) แท็กของแต่ละช่อง ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้เปรียบเทียบซึ่งสามารถเป็นพวงของประตู XNOR (ที่ XNOR2 เป็นจริงเมื่อสองบิตมีค่าเดียวกัน) ซึ่งเปรียบเทียบแท็กที่อยู่ในแท็กสล็อต. นอกจากนี้คุณยังจะต้องตรวจสอบว่าบิตที่ถูกต้องสล็อตคือ 1. สำหรับการแข่งขันที่จะเกิดขึ้นเป็นแท็กที่อยู่จะต้องตรงกับแท็กสล็อตและ V = 1 ที่ส่วนใหญ่หนึ่งช่องควรจะตรงกับ หากมีมากกว่าหนึ่งช่องที่ตรงแล้วคุณมีผิดพลาดแคชโครงการเชื่อมโยงอย่างเต็มที่ คุณไม่ควรจะมีมากกว่าหนึ่งสำเนาของสายแคชอยู่ในช่องของแคชเชื่อมโยงใด ๆ ได้อย่างเต็มที่ มันยากที่จะรักษาหลายสำเนาและไม่ได้ทำให้รู้สึก ช่องสามารถนำมาใช้สำหรับสายแคชอื่น ๆ . ฮาร์ดแวร์สำหรับการหาช่องขวาแล้วเลือกช่องถ้ามากกว่าหนึ่งทางเลือกเป็นของที่มีอยู่ค่อนข้างมากดังนั้นเต็มที่แคชเชื่อมโยงไม่ได้ใช้ในทางปฏิบัติ ความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์ที่เชื่อมโยงอย่างเต็มที่จริงช้าลงความเร็วโดยรวมของแคช. รับข้อมูลเมื่อคุณพบช่องเสียบที่ถูกต้องที่มีแท็กบิตตรงกับที่คุณใช้บิต B4-0 ในการเข้าถึงองค์ประกอบในแนวแคช (ราวกับว่ามันเป็น อาร์เรย์องค์ประกอบ 32) บิต B4-0 จะชดเชย. ตัดสินใจหลายบิตสำหรับแท็กและวิธี Offset โดยทั่วไปถ้าคุณมี M ไบต์ของข้อมูลในแนวแคชและ M เป็นอำนาจของ 2 แล้วนี้หมายความว่าแอลจีบิต M จะใช้สำหรับการชดเชย . ดังนั้น A (จีเอ็ม - 1) - 0 บิตชดเชย ดังนั้นจึงมี 32 - จีเอ็มบิตสำหรับแท็ก เหล่านี้เป็นบิต A31 - จีเอ็มอย่างย่อในรูปแบบการเชื่อมโยงอย่างเต็มที่ช่องใดๆ ที่สามารถเก็บสายแคช ฮาร์ดแวร์สำหรับการค้นหาว่าข้อมูลที่ต้องการอยู่ในแคชต้องเปรียบเทียบบิตแท็กที่อยู่ในการบิตแท็กของทุกช่อง (ในแบบคู่ขนาน) และทำให้แน่ใจว่าบิตที่ถูกต้องเป็นที่ตั้ง. หากมีแคชพลาดที่เริ่มต้น เป้าหมายคือการเลือกช่องที่ไม่ถูกต้องที่จะวางข้อมูลที่ถูกค้นหาสำหรับ หากไม่มีช่องที่ถูกต้องฮาร์ดแวร์ต้องเลือกช่องที่จะขับไล่ตามนโยบายในการขับไล่บาง ถ้าบิตสกปรกสล็อตขับไล่เป็น 1 แล้วข้อมูลในช่องที่ต้องคัดลอกกลับไป RAM ถ้าเป็น 0, ต้องมีการคัดลอกกลับไม่ได้เนื่องจากข้อมูลในแนวแคชควรจะเหมือนกับข้อมูลในตำแหน่งหน่วยความจำที่สอดคล้องกันใน RAM. จากนั้นบล็อกข้อมูลใหม่จะต้องมีการคัดลอกมาจาก RAM ช่องและชุด V 1, D ตั้งค่าเป็น 0 และแท็กสล็อตคัดลอกมาจากแท็กที่อยู่. ฮาร์ดแวร์สำหรับแคชเชื่อมโยงอย่างเต็มที่จะค่อนข้างซับซ้อนซึ่งเป็นเหตุผลที่คุณไม่เห็นแคชเชื่อมโยงอย่างเต็มที่ (ยกเว้นบัฟเฟอร์แปล Lookaside) .

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

รายงานอื่น ๆ หน่วยความจำาแคชแผนที่


ประกอบด้วยหมายเลขของช่อง ขอเรียกมันว่า N . N เกือบเสมอ พลังของ 2 แต่ละช่องมี M ไบต์ซึ่งเป็นแคชบรรทัดและนี้มักจะเป็นอำนาจของ 2 เช่นกัน
เราจะถือว่า ตัวอย่างของเราที่แคชของเราประกอบด้วย 27 = 128 ช่อง แต่ละช่องจะมี

25 = 32 ไบต์ในแคชบรรทัด

ที่จอดรถคล้ายคลึง

สมมติว่าคุณมีลานจอดรถที่เขาแจกให้ ที่จอดรถมากมาย ในความเป็นจริง , มีใบอนุญาตจอดรถมากกว่าจุดจอดรถ มันไม่แปลกที่วิทยาลัย เมื่อมากเติมขึ้น นักเรียนจอดล้นมาก สมมติว่ามี 1000
จุดที่จอดรถ แต่ 5 , 000 คน ด้วยอย่างเชื่อมโยงโครงการ นักเรียน สามารถจอดรถได้ในใด ๆของ 1000 จุดจอดรถ

ประโยชน์ของโครงการดังกล่าวคือ มันทำให้การใช้งานเต็มรูปแบบของลานจอดรถ พร้อมเชื่อมโยงโครงการ



คิดว่าเราพยายามที่จะเข้าถึงไบต์ที่อยู่ a31-0 . เรารู้ที่อยู่ที่สามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน a31-5 ซึ่งเป็นแท็ก และ a4-0 ซึ่งชดเชย

เราสร้าง 32 ที่อยู่ โดยรักษาบน 27 บิตและทำให้ทั้งหมด 32 bitstrings 5-bit สำหรับ b4-0 .

สล็อตที่ควรแคชบรรทัดไป สมมติว่าข้อมูลที่ไม่ได้อยู่ในแคช ? ในเต็มรูปแบบอื่น คุณสามารถเลือกใด ๆ สล็อต อย่างไรก็ตาม มีบางตัวเลือกที่ฉลาดที่คุณสามารถทำ .

ถ้ามีช่องเสียบที่ถูกต้องบิต 0 V = 0 ให้เลือกที่ช่อง
ถ้าช่องทั้งหมดจะถูกต้อง คุณต้องเลือกช่องที่จะขับไล่ . ในเบื้องต้นของบันทึกย่อมี afgre รายการนโยบายขับไล่ไปได้ สล็อตที่ถูกเลือกจะถูกไล่ที่ และสายแคชใหม่อยู่นั้น ด้วยความถูกต้องและสกปรกบิตการปรับปรุง รวมทั้งแท็ก หาช่อง


คุณจะตรวจสอบว่าบรรทัดที่คุณกำลังมองหาเป็นแคชในแค สมมติว่า เรากำลังพยายามโหลด หรือร้านที่อยู่ b31-0 .
ตั้งแต่แคชบรรทัดได้ในช่องเสียบ