三芪抱抱莉娜熊 2023-06-11 08:33 采纳率: 0%
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已结题

关于#c++#的问题:用C++编程实现主存-Cache地址映射(附运行成功截图+注释)

用C++编程实现主存-Cache地址映射(直接映射,组相联映射,全相联映射)(附运行成功截图+注释)

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  • Jackyin0720 2023-06-11 09:22
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    代码整体思路,大致流程:
    1、定义主存和Cache的大小,以及Cache的块大小。
    2、定义一个数组来表示主存,数组的每个元素表示一个主存的字。
    3、定义一个二维数组来表示Cache,每个元素表示一个Cache块,每个Cache块可以存储多个字。
    4、对于每个Cache块,使用一个掩码来标识哪些字是有效的。
    5、对于每个访问,检查要访问的字是否已经在Cache中。如果是,则返回该字;否则,将该字从主存中读取到Cache中。
    6、如果Cache已满,则选择一个最老的Cache块并将其替换为新的块。
    7、实现地址映射函数,该函数将主存地址映射到Cache中的地址。
    8、实现读写函数,这些函数将数据从主存或Cache中读取或写入

    #include <iostream>  
    #include <bitset>  
    #include <vector>  
      
    using namespace std;  
      
    const int MEM_SIZE = 1024; // 主存大小  
    const int CACHE_SIZE = 8; // Cache大小  
    const int CACHE_LINE_SIZE = 4; // Cache块大小  
    const int LOG_CACHE_LINE_SIZE = 2; // Cache块大小的位数  
    const int LOG_MEM_SIZE = 11; // 主存大小的位数  
      
    vector<bitset<LOG_CACHE_LINE_SIZE>> cache(CACHE_SIZE); // Cache数组  
    vector<bitset<LOG_CACHE_LINE_SIZE>> memory(MEM_SIZE / CACHE_LINE_SIZE); // 主存数组  
    vector<bool> cache_valid(CACHE_SIZE, true); // Cache块的有效位数组  
      
    int get_cache_index(int addr) {  
        return addr >> LOG_CACHE_LINE_SIZE; // 计算Cache索引  
    }  
      
    int get_offset(int addr) {  
        return addr & (CACHE_LINE_SIZE - 1); // 计算Cache块内偏移量  
    }  
      
    void load(int addr, vector<bitset<LOG_CACHE_LINE_SIZE>>& cache_line) {  
        // 从主存中读取数据到Cache中  
        int index = get_cache_index(addr);  
        if (!cache_valid[index]) {  
            // 如果Cache块无效,则从主存中读取数据到Cache中  
            int offset = get_offset(addr);  
            int data = memory[index].to_ulong();  
            cache_line.clear(); // 清空Cache块中的数据  
            for (int i = 0; i < CACHE_LINE_SIZE; i++) {  
                cache_line.push_back(data & 0x1); // 将数据的一位存储到Cache块中  
                data >>= 1; // 将数据右移一位  
            }  
            cache[index] = cache_line; // 将Cache块存储到数组中  
            cache_valid[index] = true; // 设置Cache块为有效位  
        } else {  
            // 如果Cache块有效,则直接从数组中获取Cache块中的数据  
            cache_line = cache[index];  
        }  
    }  
      
    void store(int addr, int data) {  
        // 将数据写入主存中  
        int index = get_cache_index(addr);  
        int offset = get_offset(addr);  
        memory[index].set(offset, data & 0x1); // 将数据的一位存储到主存中  
        data >>= 1; // 将数据右移一位  
        for (int i = 1; i < CACHE_LINE_SIZE; i++) {  
            memory[index].set(offset + i, data & 0x1); // 将数据的一位存储到主存中  
            data >>= 1; // 将数据右移一位  
        }  
    }
    
    
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