Volker Lindenstruth (www.compeng.de) 12. November 2019— Copyright ©, Goethe Uni, alle Rechte vorbehalten
Cache Beispiel
BaseAdr: 0xBADBEEF0 = %1011 1010 1101 1011 1110 1110 1111 0000
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
1 LD #0,R3
2 LD 0xBADBEEF0,R2
3 LD 0(R2),R1 0xBADBEEF0 16 7 M 7 M
4 ADD R1,R3,R3
5 LD 2040(R2),R1 0xBADBF6E8 8 7 M 7 M
6 ADD R1,R3,R3
7 LD 4(R2),R1 0xBADBEEF4 20 7 M 7 H
8 ADD R1,R3,R3
9 LD 8(R2),R1 0xBADBEEF8 24 7 H 7 H
10 ADD R1,R3,R3
11 LD 16(R2),R1 0xBADBEF00 0 8 M 0 M
12 ADD R1,R3,R3
13 LD 32(R2),R1 0xBADBEF10 16 8 H 0 H
14 ADD R1,R3,R3
15 LD 64(R2),R1 0xBADBEF30 16 9 M 1 M
16 ADD R1,R3,R3
17 LD 540(R2),R1 0xBADBF10C 12 8 M 0 M
18 ADD R1,R3,R3
19 LD 1020(R2),R1 0xBADBF2EC 12 15 M 7 M
20 ADD R1,R3,R3
21 LD 5000(R2),R1 0xBADC0278 24 11 M 3 M
22 ADD R1,R3,R3
Im Folgenden Beispiel:
• 512 Byte Cache
• 32 Byte Cache Line
• 16 Einträge
• Vergleich direct mapped und 2 fach assoziativ
• LRU (Least Recently Used)
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Cache Tags 1
BaseAdr: 0xBADBEEF0 = %1011 1010 1101 1011 1110 1110 111 1 0000
Associative Tag: 0xBADBEE
DM Tag: 0x5D6DF7
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
3 LD 0(R2),R1 0xBADBEEF0 16 7 M 7 M
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 NV NV
1 NV NV
2 NV NV
3 NV NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBEE NV
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
7 0x5D6DF7
8 NV
9 NV
10 NV
11 NV
12 NV
13 NV
14 NV
15 NV
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Cache Tags 2
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
5 LD 2040(R2),R1 0xBADBF6E8 8 7 M 7 M
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 NV NV
1 NV NV
2 NV NV
3 NV NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBEE 0xBADBF6
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
7 0x5D6DFB
8 NV
9 NV
10 NV
11 NV
12 NV
13 NV
14 NV
15 NV
BaseAdr: 0xBADBF6E8 = %1011 1010 1101 1011 1111 0110 111 0 1000
Associative Tag: 0xBADBF6
DM Tag: 0x5D6DFB
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Cache Tags 3
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
7 LD 4(R2),R1 0xBADBEEF4 20 7 M 7 H
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 NV NV
1 NV NV
2 NV NV
3 NV NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBEE 0xBADBF6
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
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8 NV
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11 NV
12 NV
13 NV
14 NV
15 NV
BaseAdr: 0xBADBEEF4 = %1011 1010 1101 1011 1110 1110 111 1 0100
Associative Tag: 0xBADBEE
DM Tag: 0x5D6DF7
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Cache Tags 4
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
9 LD 8(R2),R1 0xBADBEEF8 24 7 H 7 H
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 NV NV
1 NV NV
2 NV NV
3 NV NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBEE 0xBADBF6
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
7 0x5D6DF7
8 NV
9 NV
10 NV
11 NV
12 NV
13 NV
14 NV
15 NV
BaseAdr: 0xBADBEEF8 = %1011 1010 1101 1011 1110 1110 111 1 1000
Associative Tag: 0xBADBEE
DM Tag: 0x5D6DF7
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Cache Tags 5
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
11 LD 16(R2),R1 0xBADBEF00 0 8 M 0 M
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 0xBADBEF NV
1 NV NV
2 NV NV
3 NV NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBEE 0xBADBF6
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
7 0x5D6DF7
8 0x5D6DF7
9 NV
10 NV
11 NV
12 NV
13 NV
14 NV
15 NV
BaseAdr: 0xBADBEF00 = %1011 1010 1101 1011 1110 1111 000 0 0000
Associative Tag: 0xBADBEF
DM Tag: 0x5D6DF7
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Cache Tags 6
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
13 LD 32(R2),R1 0xBADBEF10 16 8 H 0 H
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 0xBADBEF NV
1 NV NV
2 NV NV
3 NV NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBEE 0xBADBF6
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
7 0x5D6DF7
8 0x5D6DF7
9 NV
10 NV
11 NV
12 NV
13 NV
14 NV
15 NV
BaseAdr: 0xBADBEF10 = %1011 1010 1101 1011 1110 1111 000 1 0000
Associative Tag: 0xBADBEF
DM Tag: 0x5D6DF7
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Cache Tags 7
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
15 LD 64(R2),R1 0xBADBEF30 16 9 M 1 M
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 0xBADBEF NV
1 0xBADBEF NV
2 NV NV
3 NV NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBEE 0xBADBF6
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
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8 0x5D6DF7
9 0x5D6DF7
10 NV
11 NV
12 NV
13 NV
14 NV
15 NV
BaseAdr: 0xBADBEF30 = %1011 1010 1101 1011 1110 1111 001 1 0000
Associative Tag: 0xBADBEF
DM Tag: 0x5D6DF7
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Cache Tags 8
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
17 LD 540(R2),R1 0xBADBF10C 12 8 M 0 M
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 0xBADBEF 0xBADBF1
1 0xBADBEF NV
2 NV NV
3 NV NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBEE 0xBADBF6
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
7 0x5D6DF7
8 0x5D6DF8
9 0x5D6DF7
10 NV
11 NV
12 NV
13 NV
14 NV
15 NV
BaseAdr: 0xBADBF10C = %1011 1010 1101 1011 1111 0001 000 0 1100
Associative Tag: 0xBADBF1
DM Tag: 0x5D6DF8
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Cache Tags 9
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
19 LD 1020(R2),R1 0xBADBF2EC 12 15 M 7 M
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 0xBADBEF 0xBADBF1
1 0xBADBEF NV
2 NV NV
3 NV NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBF2 0xBADBF6
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
7 0x5D6DF7
8 0x5D6DF8
9 0x5D6DF7
10 NV
11 NV
12 NV
13 NV
14 NV
15 0x5D6DF9
BaseAdr: 0xBADBF2EC = %1011 1010 1101 1011 1111 0010 111 0 1100
Associative Tag: 0xBADBF2
DM Tag: 0x5D6DF9
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Cache Tags 10
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
21 LD 5000(R2),R1 0xBADC0278 24 11 M 3 M
512 Byte direct mapped cache 512 Byte 2-fach associative cache
IDX Tag 0 Tag 1
0 0xBADBEF 0xBADBF1
1 0xBADBEF NV
2 NV NV
3 0xBADC02 NV
4 NV NV
5 NV NV
6 NV NV
7 0xBADBF2 0xBADBF6
IDX Tag
0 NV
1 NV
2 NV
3 NV
4 NV
5 NV
6 NV
7 0x5D6DF7
8 0x5D6DF8
9 0x5D6DF7
10 NV
11 0x5D6E01
12 NV
13 NV
14 NV
15 0x5D6DF9
BaseAdr: 0xBADC0278 = %1011 1010 1101 1100 0000 0010 011 1 1000
Associative Tag: 0xBADC02
DM Tag: 0x5D6E01
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Cache Example
BaseAdr: 0xBADBEEF0 = %1011 1010 1101 1011 1110 1110 1111 0000
# Inst. Adr. Sub Adr. IDX D.M. IDX 2 assoc.
1 LD #0,R3
2 LD 0xBADBEEF0,R2
3 LD 0(R2),R1 0xBADBEEF0 16 7 M 7 M
4 ADD R1,R3,R3
5 LD 2040(R2),R1 0xBADBF6E8 8 7 M 7 M
6 ADD R1,R3,R3
7 LD 4(R2),R1 0xBADBEEF4 20 7 M 7 H
8 ADD R1,R3,R3
9 LD 8(R2),R1 0xBADBEEF8 24 7 H 7 H
10 ADD R1,R3,R3
11 LD 16(R2),R1 0xBADBEF00 0 8 M 0 M
12 ADD R1,R3,R3
13 LD 32(R2),R1 0xBADBEF10 16 8 H 0 H
14 ADD R1,R3,R3
15 LD 64(R2),R1 0xBADBEF30 16 9 M 1 M
16 ADD R1,R3,R3
17 LD 540(R2),R1 0xBADBF10C 12 8 M 0 M
18 ADD R1,R3,R3
19 LD 1020(R2),R1 0xBADBF2EC 12 15 M 7 M
20 ADD R1,R3,R3
21 LD 5000(R2),R1 0xBADC0278 24 11 M 3 M
22 ADD R1,R3,R3

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