Logisim实验-存储系统设计(2)
高速缓存优化：直接与全相联的融合
Logisim实验深入探讨了高速缓存（Cache）的设计，尤其关注于直接相联和全相联两种结构的优化。在实验5中，我们设计了8行的直接相联Cache，每行32位数据，采用字节编址，巧妙地将地址划分为内存块号、区内索引和块内偏移。查找逻辑以索引定位Cache行，一旦找到一致的行即为命中，否则执行行覆盖策略。
查找与替换策略的精炼
查找表逻辑优化为暴力枚举Cache行，寻找Valid位为真且Tag与主存地址高14位匹配的行。在全相联Cache中，由于无替换问题，替换逻辑简化为直接覆盖，无需额外计数器机制。
逻辑设计的细微调整
在特定情况下，我们考虑了修改操作的逻辑。对于输出逻辑，多路数据输入通过态门控制，精确根据块内偏移提取数据。并发使用Cache时，不同隧道的独立性确保了高效运行。
性能指标与组相联的策略
2路组相联Cache简化了硬件需求，仅需处理部分并发比较，对性能影响最小。逻辑替换（Cache写）时，借鉴全相联的设计，仅对部分路进行比较。实验显示，2路组的命中率为93%，表现出良好的性能平衡。
主存地址的划分至关重要，16位地址包含群号、组内偏移和块内偏移，使得查找表逻辑聚焦于对应组内的Cache行。直接相联与全相联的结合，展现出灵活的地址映射策略。
Cache组设计与命中率比较
Cache组设计采用组内全连接，组间直接相联，通过检测写入或命中状态，确保数据的快速访问。从实验结果来看，4路组的命中率稍高于2路组，但总体趋势与教材预期相符。
尽管本文省略了具体的效果图和测试结果，但整个设计过程遵循教材P135的内容，对于更深入的实现和分析，读者可参考项目仓库：Repo。
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