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# MVP TODO - Unity 虚拟地址寻址模拟
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此为 MVP 实现，时间要求紧，不需要太考虑代码结构，需要跨脚本访问的内容全用单例也没问题
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## 0. 需求冻结（已确认）
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- [x] 模式：单次地址翻译可视化 + 批量访问统计
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- [x] 计算机位数：固定 `32-bit`
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- [x] 虚拟地址有效位：固定 `24-bit`
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- [x] 页大小：固定 `4 KB`
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- [x] 访问次数 `N`：可配置
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- [x] TLB：固定 `8` 条全相联 + LRU
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- [x] 页表：固定二级页表（稀疏结构）
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- [x] 物理内存：固定 `1 MB`（自动换算帧数）
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- [x] 缺页替换：FIFO
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- [x] 指标：TLB 命中率 / 页表命中率 / 缺页次数 / 平均访问开销
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- [x] 交互：单步 / 连续播放 / 重置
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- [x] 可视化：表格高亮 + 日志时间线 + 简单流程动画
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- [x] 技术栈：Unity 2022 + C#
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## 1. 总体分步计划
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1. Step 1：参数与核心数据模型
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2. Step 2：地址生成与拆分
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3. Step 3：TLB（LRU）实现
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4. Step 4：二级页表与缺页/FIFO
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5. Step 5：翻译引擎（单步状态机）
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6. Step 6：统计模块
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7. Step 7：UI 绑定与流程动画
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8. Step 8：联调、测试、验收
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## 2. Step 1 - 参数与核心数据模型
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### TODO
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- [x] 创建脚本目录：`Assets/Scripts/Core`、`Assets/Scripts/Simulation`、`Assets/Scripts/UI`
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- [x] 新建 `SimulationConfig.cs`：定义可输入参数
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- [x] 新建 `ConfigValidator.cs`：参数合法性校验
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- [x] 新建 `AddressParts.cs`：保存 `VPN / offset / L1Index / L2Index`
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- [x] 新建 `SimulationState.cs`：保存当前轮次、当前虚拟地址、是否缺页等
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### 输入字段（MVP）
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- [x] `machineBits`：固定 `32`
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- [x] `vaBits`：固定 `24`
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- [x] `pageSizeKB`：固定 `4`
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- [x] `physicalMemoryMB`：固定 `1`
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- [x] `tlbEntries`：固定 `8`
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- [x] `accessCount`：正整数
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- [x] `pageFaultPenalty`：默认 `100`（抽象开销单位）
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### 校验规则
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- [x] `pageSizeKB` 必须是 2 的幂
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- [x] `offsetBits = log2(pageSizeBytes)` 且 `offsetBits < vaBits`
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- [x] `frameCount = floor(physicalMemoryBytes / pageSizeBytes)` 且 `frameCount >= 1`
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- [x] 非法输入返回明确错误文本（用于 UI 提示）
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### 完成标准
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- [x] 给定任意合法参数，能计算全部派生参数并通过校验
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- [x] 任意非法输入都能得到可读错误信息
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## 3. Step 2 - 地址生成与拆分
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### TODO
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- [x] 新建 `AddressGenerator.cs`：生成 `[0, 2^vaBits - 1]` 范围虚拟地址
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- [x] 新建 `AddressTranslatorUtils.cs`：拆分 `VPN + offset`
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- [x] 实现二级页表索引位拆分
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### 拆分规则
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- [x] `vpnBits = vaBits - offsetBits`
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- [x] `l1Bits = ceil(vpnBits / 2)`
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- [x] `l2Bits = floor(vpnBits / 2)`
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- [x] 从 `VPN` 拆出 `L1Index` 和 `L2Index`
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### 完成标准
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- [x] 控制台可打印每次地址拆分结果
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- [x] 固定 24 位 VA 场景下拆分结果正确
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## 4. Step 3 - TLB（全相联 + LRU）
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### TODO
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- [x] 新建 `TlbEntry.cs`：`VPN -> PFN` 映射及有效位
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- [x] 新建 `TlbCache.cs`：查询、更新、淘汰
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- [x] 使用 `Dictionary + LinkedList` 实现 O(1) 级 LRU
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### 行为要求
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- [x] `Lookup(vpn)`：命中返回 PFN，未命中返回失败
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- [x] `InsertOrUpdate(vpn, pfn)`：已存在则更新并置为最近使用
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- [x] 超出容量时淘汰最久未使用项
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### 完成标准
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- [x] 构造用例可验证 LRU 淘汰顺序正确
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- [x] 连续访问时命中统计准确
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## 5. Step 4 - 二级页表 + 缺页 + FIFO
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### TODO
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- [x] 新建 `TwoLevelPageTable.cs`：`Dictionary<L1, Dictionary<L2, PTE>>`
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- [x] 新建 `PageTableEntry.cs`：`PFN / present / dirty(可选)`
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- [x] 新建 `PhysicalMemoryManager.cs`：空闲帧管理 + FIFO 队列
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- [x] 缺页时分配空闲帧；无空闲帧时 FIFO 淘汰
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- [x] 淘汰后同步页表项状态（`present = false`）
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### 行为要求
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- [x] 页表命中：TLB 未命中后，页表中有 `present = true` 映射
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- [x] 缺页：页表不存在或 `present = false`
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- [x] 装入页面后写回页表并更新 TLB
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### 完成标准
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- [x] 能稳定运行大量访问（例如 `N=10000`）无崩溃
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- [x] FIFO 次序可从日志中验证
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## 6. Step 5 - 翻译引擎（单步状态机）
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### TODO
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- [x] 新建 `TranslatorEngine.cs`
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- [x] 定义步骤枚举：
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- [x] `GenerateVA`
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- [x] `SplitVA`
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- [x] `LookupTLB`
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- [x] `LookupPageTable`
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- [x] `HandlePageFault`
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- [x] `ComposePA`
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- [x] `Finalize`
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- [x] 提供 `StepOnce()` 与 `RunOneAccess()` 两种执行接口
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### 完成标准
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- [x] 单步执行能暂停在每个阶段并暴露当前状态
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- [x] 一次完整访问流程结果与预期一致
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## 7. Step 6 - 统计模块
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### TODO
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- [x] 新建 `StatsCollector.cs`
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- [x] 累计：`totalAccess`、`tlbHit`、`pageTableHit`、`pageFault`
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- [x] 计算：`tlbHitRate`、`pageTableHitRate`、`avgCost`
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### 开销模型（MVP）
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- [x] TLB 命中：`+1`
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- [x] TLB miss + 页表命中：`+4`
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- [x] 缺页：`+4 + pageFaultPenalty`
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### 完成标准
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- [x] 指标在单步和批量模式下都持续更新
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- [x] 批量完成后给出最终汇总
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## 8. Step 7 - UI 绑定与流程动画
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### TODO
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- [ ] 新建主场景 `Main.unity`
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- [ ] 参数面板：固定规格展示（位数/页大小/物理内存/TLB）+ 可调参数（N/开销/地址模式）
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- [ ] 控制按钮：`单步`、`连续播放`、`暂停`、`重置`
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- [ ] 流程节点 UI：当前步骤高亮（颜色 + 轻动画）
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- [ ] 表格区：TLB、页表关键条目、FIFO 队列
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- [ ] 日志时间线：每次访问的关键事件文本
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- [ ] 指标区：四项核心指标实时显示
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### 字段绑定对照（Step 7）
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- [ ] `SimulationUiController.configInputView` -> 挂有 `SimulationConfigInputView` 的对象
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- [ ] `SimulationUiController.controlView` -> 挂有 `SimulationControlView` 的对象
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- [ ] `SimulationUiController.dashboardView` -> 挂有 `SimulationDashboardView` 的对象
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- [ ] `SimulationUiController.tablesView` -> 挂有 `SimulationTablesView` 的对象
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- [ ] `SimulationUiController.traceView` -> 挂有 `SimulationTraceView` 的对象（拆分/分支解释）
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- [ ] `SimulationUiController.compactEventView` -> 主视图短事件流（建议 5-8 条）
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- [ ] `SimulationUiController.detailTimelineView` -> 详细日志时间线（可放在抽屉中）
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- [ ] `SimulationUiController.processHeaderView` -> 流程主标题与当前事件
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- [ ] `SimulationUiController.flowAnimator` -> 挂有 `StepFlowAnimator` 的对象
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- [ ] `SimulationUiController.detailDrawerView` -> 挂有 `SimulationDetailDrawerView` 的对象
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- [ ] `SimulationUiController.playIntervalSeconds` -> 连续播放间隔秒数
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- [ ] `SimulationConfigInputView.fixedCoreSpecText` -> 固定核心规格说明文本（32位机/24位VA/4KB页/1MB物理内存/TLB 8条全相联）
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- [ ] `SimulationConfigInputView.machineBitsInput` -> 计算机位数显示输入框（只读，固定32）
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- [ ] `SimulationConfigInputView.vaBitsDropdown` -> 虚拟地址位数下拉（只读，固定24）
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- [ ] `SimulationConfigInputView.pageSizeKBInput` -> 页大小 KB 输入框（只读，固定4）
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- [ ] `SimulationConfigInputView.physicalMemoryMBInput` -> 物理内存 MB 输入框（只读，固定1）
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- [ ] `SimulationConfigInputView.tlbEntriesInput` -> TLB 条目数输入框（只读，固定8）
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- [ ] `SimulationConfigInputView.accessCountInput` -> 访问次数 N 输入框
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- [ ] `SimulationConfigInputView.pageFaultPenaltyInput` -> 缺页惩罚输入框
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- [ ] `SimulationConfigInputView.addressModeDropdown` -> 地址模式下拉（Random/SequentialArrayLoop）
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- [ ] `SimulationConfigInputView.arrayLengthBytesInput` -> 数组总长度（bytes）
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- [ ] `SimulationConfigInputView.arrayElementBytesInput` -> 数组元素大小（bytes）
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- [ ] `SimulationConfigInputView.arrayBaseAddressInput` -> 数组基址（十进制）
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- [x] `SimulationControlView.stepButton` -> `单步` 按钮
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- [x] `SimulationControlView.playButton` -> `连续播放` 按钮
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- [x] `SimulationControlView.pauseButton` -> `暂停` 按钮
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- [x] `SimulationControlView.resetButton` -> `重置` 按钮
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- [x] `SimulationDashboardView.stateSummaryText` -> 当前步骤/地址拆分/命中状态文本
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- [x] `SimulationDashboardView.statsText` -> 统计指标文本
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- [x] `SimulationDashboardView.errorText` -> 参数错误提示文本
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- [x] `SimulationTablesView.tlbText` -> TLB 表格文本区
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- [x] `SimulationTablesView.pageTableText` -> 页表关键条目文本区
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- [x] `SimulationTablesView.fifoText` -> FIFO 队列文本区
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- [ ] `SimulationTraceView.splitTraceText` -> 地址拆分可视化文本
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- [ ] `SimulationTraceView.pageTableTraceText` -> 多级页表查询路径文本
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- [ ] `SimulationTraceView.decisionReasonText` -> 当前分支原因文本
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- [ ] `SimulationTraceView.pathSummaryText` -> 当前访问路径摘要文本
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- [x] `SimulationTimelineView.logContainer` -> 日志内容容器（建议 VerticalLayoutGroup）
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- [x] `SimulationTimelineView.logItemPrefab` -> 单条日志 TMP_Text 预制体
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- [x] `SimulationTimelineView.logScrollRect` -> 日志滚动视图
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- [x] `SimulationTimelineView.maxLogEntries` -> 日志最大保留条数（建议 `200`）
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- [x] `SimulationProcessHeaderView.currentStepText` -> 当前步骤文本（流程主区）
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- [x] `SimulationProcessHeaderView.currentEventText` -> 当前关键事件文本（流程主区）
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- [x] `SimulationDetailDrawerView.drawerRoot` -> 细节抽屉根节点
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- [x] `SimulationDetailDrawerView.dashboardTabRoot` -> Dashboard 页签内容根节点
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- [x] `SimulationDetailDrawerView.tablesTabRoot` -> Tables 页签内容根节点
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- [x] `SimulationDetailDrawerView.eventsTabRoot` -> Events 页签内容根节点（detailEventFlow）
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- [x] `SimulationDetailDrawerView.openOnStart` -> 抽屉是否默认展开
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- [x] `SimulationDetailDrawerView.dashboardTabButton` -> Drawer 内 Dashboard Tab 按钮
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- [x] `SimulationDetailDrawerView.tablesTabButton` -> Drawer 内 Tables Tab 按钮
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- [x] `SimulationDetailDrawerView.eventsTabButton` -> Drawer 内 Events Tab 按钮
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- [x] `SimulationDetailDrawerView.closeDrawerButton` -> Drawer 内关闭按钮
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- [ ] 主界面 Info 按钮 -> `SimulationUIController.OpenDetailDrawer()`
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- [ ] `StepFlowAnimator.stepNodes(7项)` -> `GenerateVA/SplitVA/LookupTLB/LookupPageTable/HandlePageFault/ComposePA/Finalize` 节点
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- [ ] `StepFlowAnimator.stepNodes[].target` -> 节点 `RectTransform`
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- [ ] `StepFlowAnimator.stepNodes[].canvasGroup` -> 节点 `CanvasGroup`
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- [ ] `StepFlowAnimator.stepNodes[].background` -> 节点背景 `Image`
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- [ ] `StepFlowAnimator.accessPulseTarget` -> 完整访问完成时做脉冲动画的容器节点
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### 完成标准
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- [ ] UI 上可完整观察一次访问的每个阶段
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- [ ] 连续播放期间 UI 不冻结，可暂停/恢复
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## 9. Step 8 - 联调、测试、验收
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### 测试清单
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- [ ] 参数边界：最小/最大可接受输入
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- [ ] 固定规格回归：`32位机 + 24位VA + 4KB页 + 1MB物理内存`
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- [ ] 固定规格下参数覆盖：访问次数 / 缺页惩罚 / 地址生成模式
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- [ ] 小样本可视化：`N=10`
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- [ ] 大样本稳定性：`N=10000`
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- [ ] TLB 固定容量验证：`8` 条全相联 + LRU 顺序正确
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- [ ] 物理内存极小场景：高缺页率验证 FIFO
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### 验收标准
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- [ ] 功能覆盖需求冻结清单
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- [ ] 四项指标数值可解释且趋势合理
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- [ ] 单步、连续播放、重置均可稳定使用
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- [ ] 控制台无持续异常错误
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## 10. 预计工时（MVP）
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- [ ] Step 1-2：4-6 小时
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- [ ] Step 3-4：6-10 小时
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- [ ] Step 5-6：3-5 小时
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- [ ] Step 7：6-8 小时
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- [ ] Step 8：2-4 小时
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- [ ] 合计：约 21-33 小时（约 3-4.5 天）
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## 11. 首日执行建议（直接开工）
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- [x] 先完成 Step 1（参数模型 + 校验）
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- [x] 紧接 Step 2（地址拆分）
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- [x] 当天收尾前完成 Step 3（TLB LRU 最小可运行）
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