Considere uma máquina com uma memória principal endereçável por byte (ou seja, 1 célula =1 palavra=1 byte) com 2^16 bytes e um tamanho de bloco de 8 bytes. Suponha que essa máquina utilize uma cache de 32 linhas mapeadas diretamente. Responda as questões abaixo.
d) Por que a tag também é armazenada na cache?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me passou uma questão sobre cache de memória em computadores. O conteúdo principal aqui é o funcionamento da cache mapeada diretamente e, mais especificamente, por que a tag é armazenada na cache. Para resolver isso, vamos precisar entender como os endereços de memória são divididos e como a cache usa essas informações para funcionar corretamente.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a memória principal da sua máquina tem 2^16 bytes, ou seja, 65.536 bytes. A cache tem 32 linhas, mapeadas diretamente, e cada bloco da cache guarda 8 bytes.
Quando um processador precisa acessar um dado, ele usa o endereço de memória para verificar na cache se aquele dado já está lá (isso é chamado de cache hit) ou se precisa buscar na memória principal (o que chamamos de cache miss).

Passo 3

Para isso funcionar, o endereço de memória é geralmente dividido em três partes:
  1. Offset (Deslocamento): Indica a posição exata do dado dentro do bloco. Como cada bloco tem 8 bytes, precisamos de 3 bits para o offset (porque 2^3 = 8).
  2. Index (Índice): Determina qual linha da cache será usada para armazenar ou procurar o dado. Com 32 linhas na cache, precisamos de 5 bits para o índice (já que 2^5 = 32).
  3. Tag: O restante dos bits do endereço é a tag. Essa parte é usada para identificar de qual bloco da memória principal os dados foram trazidos para a cache.

Passo 4

Agora, por que a tag é armazenada na cache? Imagine que várias posições de memória diferentes possam mapear para a mesma linha da cache (isso ocorre por causa do mapeamento direto). A tag ajuda o sistema a saber exatamente qual bloco de memória está armazenado naquela linha da cache.
Sem a tag, o processador não teria como distinguir se o dado na cache corresponde realmente ao que está sendo buscado ou se é de outro bloco que mapeia para a mesma linha. A tag, então, é essencial para validar se houve um cache hit ou um cache miss.

Resposta

A tag é armazenada na cache para identificar de qual bloco específico da memória principal os dados na linha da cache pertencem. Isso permite que a cache verifique corretamente se os dados requisitados estão presentes (cache hit) ou não (cache miss), garantindo que os dados acessados correspondam exatamente aos endereços solicitados.

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