在main中定义char binary[10]，从屏幕上输入10位地址，调用Cache函数查找数据，将数据和Cache输出到屏幕上;定义16行的4路组相联Cache数据结构，假设与内存传输块大小为4B；编写函数char * Cache(char binary[]) 参数为10位物理地址，根据参数访问Cache，并返回读取结果。返回值为4字节的二进制数，读取Cache的替换算法为LRU算法。 Cache的算法：1.划分地址；2.根据索引查找哪一组;3.比对CacheTag;4.如果比对成功则需要判定Valid，判定成功返回CacheData，否则未查找到;6.未查找到应当从内存中读取数据到Cache中并返回数据，如果Cache已满需要根据LRU算法替换出一块，具体方法是将count最大的项替换出去，建议单独写一个函数刷新count值。

首先，我们需要定义一个Cache的数据结构，这里我们使用16行的4路组相联Cache。 ```c++ typedef struct { int valid[4]; // 4路组相联，每一路都有一个valid位 int tag[4]; // 每一路都有一个tag位 char data[4][4]; // 每一路都有4个字节的数据 int count[4]; // 用于LRU算法的计数器 } CacheLine; CacheLine cache[16]; // 定义16行的Cache ``` 接下来，我们需要实现Cache函数，根据物理地址访问Cache，并返回读取结果。这里我们使用LRU算法进行替换，使用count数组来记录每一行的访问情况。 ```c++ char * Cache(char binary[]) { // 1. 划分地址 int tag = 0; int index = 0; int offset = 0; // ... // 2. 根据索引查找哪一组 int group = index; // 3. 比对CacheTag int hit = -1; for (int i = 0; i < 4; i++) { if (cache[group].valid[i] && cache[group].tag[i] == tag) { hit = i; break; } } // 4. 如果比对成功则需要判定Valid，判定成功返回CacheData，否则未查找到 if (hit != -1) { // hit // 更新count值 for (int i = 0; i < 4; i++) { if (i != hit && cache[group].valid[i]) { cache[group].count[i]++; } } cache[group].count[hit] = 0; return cache[group].data[hit]; } else { // miss // 从内存中读取数据到Cache中并返回数据 // 如果Cache已满需要根据LRU算法替换出一块 int min_count = 0x7fffffff; int min_index = 0; for (int i = 0; i < 4; i++) { if (!cache[group].valid[i]) { min_index = i; break; } if (cache[group].count[i] > min_count) { min_count = cache[group].count[i]; min_index = i; } } // 替换出一块 cache[group].valid[min_index] = 1; cache[group].tag[min_index] = tag; // 从内存中读取数据 // ... cache[group].count[min_index] = 0; return cache[group].data[min_index]; } } ``` 最后，在main函数中调用Cache函数，输入10位地址，将数据和Cache输出到屏幕上。 ```c++ int main() { char binary[10]; scanf("%s", binary); char *data = Cache(binary); printf("Data: %s\n", data); // 输出Cache for (int i = 0; i < 16; i++) { printf("Group %d: ", i); for (int j = 0; j < 4; j++) { if (cache[i].valid[j]) { printf("%d:%d:%s ", cache[i].valid[j], cache[i].tag[j], cache[i].data[j]); } else { printf("- "); } } printf("\n"); } return 0; } ```