cache和程序訪問的局部性

1、精選文檔實驗項目六： cache 和程序訪問的局部性一、實驗目的：1.通過實際程序的執(zhí)行結(jié)果，了解程序訪問的局部性對帶有cache 的計算機系統(tǒng)性能的影響。二、實驗要求：1. 在以下程序中，修改或添加必要的語句（如添加計時函數(shù)等），以計算和打印主體程序段（即 for 循環(huán)段）的執(zhí)行時間。分別以 m=10 、 n=100000 ； m=1000 、 n=1000 ; m=100000 、n=10 ;執(zhí)行程序a和程序b,以比較兩種for循環(huán)段執(zhí)行 時間的長短。下列程序中給出的數(shù)組a 是局部臨時變量，分配在棧中，也可改用靜態(tài)全局變量，或在堆中動態(tài)申請空間。程序段 aassign-array-rows

2、（）int i,j;short amn;for(i=0;im;i+)for(j=0;jn;j+)aij=0;程序段 bassign-array-cols()int i,j;short amn;for(j=0;in;j+)for(i=0;im;i+)aij=0;三、實驗報告：1. ( 1)給出源程序(文本文件)和執(zhí)行結(jié)果。#include#include#include#define m 1000#define n 1000void rows()int i,j;short amn;for(i=0;im;i+)for(j=0;jn;j+) aij=0;void cols()int i,j;shor

3、t amn;for(j=0;jm;j+)for(i=0;in;i+)aij=0;/*void main()time_t start_rows,stop_rows,start_cols,stop_cols;start_rows=time(null); /time() 會保存之前的時間， time(null) 清空之前 的時間，并保存當前時間rows();stop_rows=time(null);printf( 程序段 a 的使用時間： %ld,(stop_rows-start_rows);start_cols=time(null);cols();stop_cols=time(null);prin

4、tf( 程序段 b 的使用時間： %ld,(stop_cols-start_cols);精度不夠高，導致顯示結(jié)果均為 0*/ void main()large_integer t1,t2,tc,t3,t4,tc2;獲取計算機時鐘頻率queryperformancefrequency(&tc);/queryperformancecounter(&t1);/獲取運行程序前高精度計時器的值rows();queryperformancecounter(&t2);/獲取運行程序后高精度計時器的值printf( 程序段 a use time:%fn,(t2.quadpart -t1.quadpart)*1

5、.0/tc.quadpart);queryperformancefrequency(&tc2);queryperformancecounter(&t3);cols();queryperformancecounter(&t4);printf( 程序段 b use time:%fn,(t4.quadpart - t3.quadpart)*1.0/tc2.quadpart);可編輯m=10 , n=100000odai memoers rnam1st ”： dieba桿i. exc*|程序用r u射門怔二11五加3牛1 程序ere use tine = 0,012 783 pt*ess any ke

6、y to contrnuiem=1000 , n=1000m=10000 , n=10m=10000 , n=10000（2）對實驗結(jié)果進行分析，說明局部數(shù)據(jù)塊大小、數(shù)組訪問順序等和執(zhí)行時間之間的 關(guān)系。程序運行時間程序a（先行后列）程序b （先列后行）m=10 , n=100000.000618m=1000 , n=10000.0063440,012783m=10000 , n=100.0088130.007630局部數(shù)據(jù)塊 主存塊大可以充分利用程序訪問的空間局部性特點，使得一個比較大的局部空間被一起調(diào)到 cache中，因而可以增加命中機會。但主存塊不能太大，主 要原因有兩個：a.塊大使得缺失損失更大，因而需花費更多的時間從主存塊讀一個較大的塊； b. 塊大則 cache 行數(shù)變小，因而替換的可能性增加，導致命中的可能性變 小。數(shù)組訪問順序：因為數(shù)組在存儲器中是按行存儲，所以數(shù)組的訪問順序?qū)Τ绦驁?zhí)行效率有影響，且總體上先行后列能提高程序運行效率，因為由程序的局部性原理能提高 cache 命中率，減少訪存時間。（ 3 ）分析說明數(shù)組 a 分配在靜態(tài)存儲區(qū)、堆棧和棧區(qū)，對 for 循環(huán)段的執(zhí)行效率有沒 有影響。有影響。由上述分析可知，在先行后列訪問情況下， m,n 三種取值中程序運行時間都是當