컴퓨터 구조 5_Cache Memory

데이터 item 이 캐시에 있는지 확인을 해야한다. 만약 있으면 어떻게 찾을 것인지...?!?!?!?!?!
첫 예시
block size로 존재한다고 했다. block은 여러개의 word이지만 하나의 word만 있다고 가정하자. block (word)가 캐시에 들어가면 어디에 저장될 것인가??

 

메모리의 여러 개 block이 있다(1block 1word).

캐시는 오석관의 자리. 학생은 메모리라고 하자. 학번 대로 오석의 특정 자리에 앉아야 한다고 하자. 학생이 더 많은데 같은 자리에 어떻게 앉는가? (이런 문제가 생긴다.) 여러 개의 메모리 블럭이 같은 공간을 share 해야 한다. 위치는 그럼 어떻게 정하는가?
캐시의 주소 = 블록 주소를 캐시 메모리 공간의 개수로 나눈 나머지 로 계산한다.

어떤 패턴을 알 수 있는가?
만약 캐시 메모리의 공간이 8이라면 끝이 001로 끝나는 블럭 들은 같은 공간에 넣어지게 된다는 것이다. 001 는 10001 00001 등이 들어 갈 수 있다. 그런데 어떤 것이 메모리부터 온 데이터 인지는 tag라고 불리는 001 을 제외한 왼쪽에 존재하는 비트들을 통해서 파악이 가능하다.  valid bit 이란 존재하는 bit 들이 의미있는 값인지를 파악하는 것이다. 어떠한 데이터가 있는데 실제로 메모리에서 필요해서 가져와 저장한 데이터인지 판단해주는 bit를 의미한다.

 

 

실제로 cache에는 index block이 존재하지 않는다. 이해하기 쉽기 위해 포함 한 것이고 어떤 값들로 채워져 잇지만 그것이 valid한 bit들이 아닐 가능성이 있다. 먼저 valid 한지 확인을 하고 N 이라면 Y로 바꾸고 Tag와 메모리의 데이터를 가져와서 저장한다. 만약 데이터에 원하는 데이터가 있는 Y가 표시되어있지만 Tag를 확인해서 서로 다르다면 메모리로부터 데이터를 다시 가져온다. Tag가 일치해야 내가 원하는 데이터가 있다는 얘기이다.

 

 

Direct Mapped cache example 1024개의 word를 가지고 있다(Cache)
MIPS는 Byte addressable이므로 바이트 마다 주소를 갖고 있고 Cache는 1word 4byte 단위로 받기 때문에 LSB 2bit는 필요가 없으므로 shift left 2를 한다. 맨 오른쪽 2bit를 고려하지 않는다. 10bit은 index(2의 10승 == 1024)이고 뺀 나머지 20bit가 tag 사이즈가 된다. valid bit는 1bit이다.

 

 

Cache가 1024 word이면
1024*(32+20+1)이 Total size가 된다.