ক্যাশ রিপ্লেসমেন্ট ও রাইট পলিসি

from collections import OrderedDict

NUM_SETS = 4
WAYS = 2

class LRUSetAssociativeCache:
    def __init__(self, num_sets, ways):
        self.num_sets = num_sets
        self.ways = ways
        # প্রতিটি সেট একটি OrderedDict -- key=tag, সবচেয়ে বাম দিকেরটাই সবচেয়ে least-recently-used
        self.sets = [OrderedDict() for _ in range(num_sets)]

    def access(self, address):
        set_index = address % self.num_sets
        tag = address // self.num_sets
        cur = self.sets[set_index]

        if tag in cur:
            cur.move_to_end(tag)  # সদ্য ব্যবহৃত হলো -- সবচেয়ে ডানে (most-recently-used) সরাও
            return set_index, tag, "HIT", None

        evicted = None
        if len(cur) >= self.ways:
            evicted, _ = cur.popitem(last=False)  # সবচেয়ে বামেরটাই least-recently-used -- evict করো

        cur[tag] = True
        return set_index, tag, "MISS", evicted

cache = LRUSetAssociativeCache(NUM_SETS, WAYS)

# সেট index 0-এ পড়ে এমন ৪টি ভিন্ন address (address মড 4 == 0): 0, 4, 8, 12 -> tag 0,1,2,3
sequence = [0, 4, 0, 8, 4]
print("LRU রিপ্লেসমেন্ট -- ২-way সেট, address সিকোয়েন্স:", sequence)
print()
print("address | set | tag | ফলাফল | evicted tag")
print("-" * 46)
for addr in sequence:
    set_index, tag, result, evicted = cache.access(addr)
    evicted_str = str(evicted) if evicted is not None else "-"
    print(f"{addr:>7} | {set_index:>3} | {tag:>3} | {result:>5} | {evicted_str}")

print()
print("address=0 (tag=0) দ্বিতীয়বার HIT হওয়ায় সেটের ভেতরে MRU হয়ে যায়, ফলে tag=1 (address=4)")
print("LRU থেকে যায় -- তাই address=8 (tag=2) আসার সময় tag=1-ই evict হয়েছে, tag=0 নয়।")

print()
print("=" * 46)
print("write-through বনাম write-back")
print("=" * 46)

memory = {100: "OLD"}

def write_through(cache_line, memory, address, value):
    cache_line["data"] = value
    memory[address] = value  # সাথে সাথেই মেমরিও আপডেট

def write_back(cache_line, value):
    cache_line["data"] = value
    cache_line["dirty"] = True  # মেমরি এখনো পুরনো -- শুধু dirty flag সেট হলো

def evict_writeback(cache_line, memory, address):
    if cache_line.get("dirty"):
        memory[address] = cache_line["data"]
        cache_line["dirty"] = False

wt_line = {"data": "OLD", "dirty": False}
write_through(wt_line, memory, 100, "NEW-WT")
print(f"write-through-এ লেখার পরপরই memory[100] = {memory[100]!r}  (সাথে সাথে আপডেট হয়ে গেছে)")

memory_wb = {100: "OLD"}
wb_line = {"data": "OLD", "dirty": False}
write_back(wb_line, "NEW-WB")
print(f"write-back-এ লেখার পরপরই memory[100] = {memory_wb[100]!r}  (এখনো পুরনো! dirty={wb_line['dirty']})")

evict_writeback(wb_line, memory_wb, 100)
print(f"eviction-এর পর memory[100] = {memory_wb[100]!r}  (dirty={wb_line['dirty']}) -- এখন মেমরি আপডেট হলো")