Caching 计算缓存内存命中和未命中，以及计算缓存中的行

我正在为即将到来的考试学习一门旧的考试，最后的问题由题目所描述的内容组成。现在，我熟悉汇编语言指令，并且我知道代码的含义。但这道考题真正想让我做的是令人困惑的。如果有人能为我解释这个问题，我将不胜感激。 那么，问题是：

我得到了一个缓存，它有512字节的空间，每行8字节长。内存直接映射，地址为32位长。此外，缓存内存从一开始就是空的。 在那之后，我会得到一些指示，我会解释它是否是缓存命中或未命中。还应假定指令是顺序的，并且添加到指令中的所有数据都存在于下一条指令中

我得到的指示是

movia r8，0xBEDA12C4

ldw r10，0（r8）

ldw r11，8（r8）

stw r10，16（r8）

ldw r10，24（r8）

ldw r18，32（r8）

如果有人能向我解释一下细节，我将不胜感激： -缓存内存总共有512字节的空间。这是什么？它能存储的总内存是多少？另外，我从某处听说这就是计算缓存中的行的方法。例如，512字节的内存，每行16字节。512/16=缓存中的32行。对于本例，512/8=64行。这是什么意思

• 它还声明每行的长度为16字节。我已经看到了TAG、ROW、BYTE的示例，其中他们试图说明缓存。但我如何理解这里每行16个字节？至少它似乎不占标记、行和字节长度的一部分。这是干什么用的

• 直接映射缓存。我对此有些理解。这只是一大排订单上的空位，是不是？我在这里找到了一些信息。

• 现在进入主体部分。如果每个指令都是缓存未命中或命中，我如何计算它？可能第一条指令应该是未命中的，因为问题是缓存从一开始就是空的。第二个也必须是cachemiss，但从这一点上说，我不确定如果它是缓存命中或未命中，我将如何计算。老实说，我甚至不确定会有什么样的打击

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如果有人能告诉我如何计算每一步，以及我如何知道这是缓存命中还是未命中，我将不胜感激。我们得到的计算这些的指令真的很混乱。非常感谢你

通常，您必须将其视为一个单独的内存空间，只有512字节，可寻址、可读写，每个数组8字节。如果需要字节2，地址将为0，则读取整个数组并从中选择字节3。如果需要字节8，地址将为1，从数组中选择字节0。这样小的内存有一个巨大的优势——速度快。它可以单独存储一些较大内存空间的内容，只有前512字节。如果您将某个内容存储到较大内存空间的地址1，它将转到较小的内存，该地址将变为0，偏移量为1，对于较小的内存量，它将在内部变为0。如果访问量超过该值，例如1000，则必须等待更多时间。在这种情况下，它将只是内存映射的“寄存器”-在某些情况下，它实际上比“缓存”更快更好-不幸的是，出于某些原因，处理器制造商通常不允许您以这种方式使用缓存（可能是营销和支持原因-以更高的价格作为单独的市场份额销售其他产品）。
如果您向每个数组添加更多的空间来存储其他值，则可以在其中存储地址的一部分。如果没有硬件支持，您几乎可以在那里存储任何东西，第二部分称为标记。现在，如果您有一些地址FFFFF 000，您可以从地址0读取第二个空间（假设您有这样做的命令）-为了简单和速度，您可以通过屏蔽除位3..8和0-2（用于获取8字节数组中的偏移量）之外的所有位，从主内存空间获取地址，并从该地址检查标记部分。该标记中的一位可用于指示是否存在存储在那里的内容，其他位可用于存储来自主存储器的地址部分。如果要保存缓存在那里的内容，可以设置指示数组不是“空”的位，并在那里分配主地址的高位，然后从主内存复制8个字节。下次，在读取内存中该范围内的内容之前，首先读取较小内存阵列的标记部分，然后决定是从较慢的主内存中读取，还是从较小但较快的部分（即缓存命中）中读取。
如果在主存中写入地址为（+-）x512字节的内容，则必须读取前面提到的8字节数组，将其复制到主存中，整个8字节，然后将所需内容写入同一单元格，然后使用新值修改地址。但是，您会在较小的内存区域（但速度更快）中丢失数据的前一个副本。如果再次需要上一个值（这8个字节中的任何一个），则必须从主内存中再次复制它（缓存未命中）。 这同样适用于该“缓存”内存的所有其他阵列。因此，我们有一系列的缓存检查、写入、读取和复制数据到主内存或从主内存复制数据。
这就是所谓的单向关联性，对于两种方式，将有一个512字节的多个数组（相同），可以存储不同的地址（通过从主存读取512的步骤），但可以同时检查这两个数组的标记，如果某个数组具有该内存范围的副本，则可以返回它，而不是从主存读取它。如果没有标记检查（额外的周期），则“缓存”本质上是一个小内存量