c++ - 按位移位以查找内存地址的一部分

Question

这是一个测试程序，试图让我的位移操作工作。我希望将它添加到我的缓存模拟器程序中，但我什至无法让这部分工作。我的计划是使用位移 (<<) 和 (>>) 来隔离给定内存地址的部分（标记、集合、字等），但似乎在将位向右移动时，它填充了以前存在的值，而不是 0。这里首先是程序。

#include<iostream>
#include <cmath>

struct Address{
    unsigned int tag;
    unsigned int r;
    unsigned int word;
};

int main(){
    unsigned int tempAddress = 27; //0011011
    int ramSize = 128;
    int cacheSize = 64;
    int blockSize = 8;

    int cacheLines = cacheSize / blockSize;

    int addressLength = log(ramSize)/log(2);
    int wordBits = log(blockSize)/log(2);
    int rBits = log(cacheLines)/log(2);
    int tagBits = addressLength - (wordBits + rBits);

    struct Address address;

    address.tag = tempAddress >> (rBits + wordBits);
    address.r = tempAddress << (tagBits) >> (tagBits + wordBits);
    address.word = tempAddress << (rBits + tagBits) >> (rBits + tagBits);

    std::cout << "tag is: " << address.tag << "\n";
    std::cout << "r is: " << address.r << "\n";
    std::cout << "word is: " << address.word << "\n";


}

我发现当我的 tempAddress 为 [0-7] 时它工作正常，因为二进制 7 只影响前 3 位。同样，当为[8-63]时，tag和r是正确的，因为63影响前6位。在测试了许多地址后，我发现当左移后右移时，这些位被替换为它们之前的位置，而不是我认为应该的 0。

（r 是中间的部分。我称它为 r 是因为在直接映射中它被称为线，而在集合关联映射中它被称为集合）

编辑：

正如有人指出的那样，预期和产生的结果会有所帮助。我首先想保持缓存大小、内存大小和块大小不变，并且只更改地址。

因此，给定 tempAddress = 27（二进制的 0011011），word 应为 011（前 3 位），r 应为 011（后 3 位），set 应为 0（其余位）。输出是这样的：

tag is: 0
r is: 3
word is: 27

我发现如果标签和 r 之间的每个地址在 0 到 63（含）之间都是正确的，但 word 等于地址，这就是趋势。

现在，对于地址 = 65(1000001) 预期：

tag is: 1
r is: 0
word is: 1

输出：

tag is: 1
r is: 8
word is: 65

使用这些内存、缓存和块大小，要找到 r，我左移 1 次，右移 4 次。为了找到单词，我左移 4 次，然后右移 4 次。据我了解，当左移时，右边的位用 0 填充，当右移无符号整数时，左边的位用 0 填充。我的想法是，如果我左移直到只有这些位我需要，然后将它们右移回第一位，我将获得正确的值。然而，在许多地址中是一致的，在左移然后右移之后，有 1 的地方仍然存在。这就是为什么字总是等于地址的原因，因为我要左右移动 4 位。并且 r 始终等于右移 3 次的 7 位（因为我先向左 1，然后向右 4）。我是否误解了按位移位的工作原理？

标签： c++cachingsimulationmemory-address