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PIPT L1 缓存的最小关联性也是 VIPT,无需将索引转换为物理即可访问集合

这个问题是在本科计算机体系结构课程中有关虚拟内存的部分中提出的。助教和教授都无法充分回答这个问题,而且网上资源也有限。

问题:

假设处理器具有以下规格:

  • 8KB页面
  • 32位虚拟地址
  • 28位物理地址
  • 二级页表,第一级页表1KB,第二级页表8KB
  • 4字节页表条目
  • 16 项 8 路组关联 TLB
  • 除了物理帧(页)号之外,页表条目还包含有效位、可读位、可写位、可执行位和仅内核位。

现在假设该处理器有一个 32KB L1 缓存,其标签是根据物理地址计算的。在计算与虚拟地址相对应的物理地址之前,缓存必须具有允许访问适当的缓存集的最小关联性是多少?

直觉:

我的直觉是,如果缓存中的索引数量和虚拟页面(也称为页表条目)数量可以被彼此整除,那么我们可以直接从缓存中检索物理页面中包含的字节,而无需计算物理页,从而提供小的加速。但是,我不确定这是否是正确的直觉,并且绝对不知道如何遵循它。有人可以解释一下吗?

注意:我计算出页表条目的数量为 2^19,如果这对任何人有帮助的话。

caching cpu-architecture virtual-memory cpu-cache

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