實驗一 Cache模擬器實現(xiàn)

1、實驗1 Cache模擬器的實現(xiàn)一.實驗?zāi)康?1)加深對Cache的基本概念、基本組織結(jié)構(gòu)以及基本工作原理的理解。(2)掌握Cache容量、相聯(lián)度、塊大小對Cache性能的影響。(3)掌握降低Cache不命中率的各種方法以及這些方法對提高Cache性能的好處。(4)理解LRU與隨機法的基本思想以及它們對Cache性能的影響。二、實驗內(nèi)容和步驟1、啟動CacheSim。2、根據(jù)課本上的相關(guān)知識，進一步熟悉Cache的概念和工作機制。Cache出現(xiàn)：I/O設(shè)備訪問主存請求級別高于CPU訪存，在多體并行存儲系統(tǒng)出現(xiàn)，使得CPU等甚多至幾個主存周期，效率降低；所以在CPU于主存之間加一級緩存，先將CPU

2、要取的信息提前送至緩存，CPU可直接從緩存中讀取信息；3、依次輸入以下參數(shù)：Cache容量、塊容量、映射方式、替換策略和寫策略?？刂茐K容量，映射方式，替換策略，寫策略不變，改變Cache容量，測量同一個文件，觀察Cache的命中率與其容量大小有何關(guān)系Cache容量塊容量映射方式替換策略寫策略1KB2Byte直接映射-2KB2Byte直接映射-64KB2Byte直接映射-128KB2Byte直接映射-1024KB2Byte直接映射-1） 輸入第一組測試數(shù)據(jù)：測試結(jié)果：2） 輸入第二組測試數(shù)據(jù)：測試結(jié)果：3） 輸入第三組測試數(shù)據(jù)測試結(jié)果：4） 輸入第四組操作數(shù)據(jù)：測試結(jié)果：5） 輸入第五組測試數(shù)據(jù)

3、：測試結(jié)果：Cache容量塊容量映射方式替換策略寫策略16KB64Byte4路組相連LRU-16KB128Byte4路組相連LRU-16KB256Byte4路組相連LRU-16KB512Byte4路組相連LRU-16KB1024Byte4路組相連LRU-1）輸入第一組數(shù)據(jù)測試結(jié)果2）輸入第二組數(shù)據(jù)測試結(jié)果：3）輸入第三組數(shù)據(jù)測試結(jié)果：4）輸入第四組數(shù)據(jù)：測試結(jié)果：控制Cache容量，Cache的大小，替換策略，寫策略不變，改變映射方式，觀察塊的命中率與其映射方式有無關(guān)系Cache容量塊容量映射方式替換策略寫策略64KB252Byte直接映射LRU-64KB252Byte4路組相連LRU-64K

4、B252Byte全相聯(lián)LRU-1）輸入第一組數(shù)據(jù)測試結(jié)果：4、讀取cache-traces.zip中的trace文件。5、運行程序，觀察cache的訪問次數(shù)、讀/寫次數(shù)、平均命中率、讀/寫命中率。思考：1、Cache的命中率與其容量大小有何關(guān)系？Cache 的容量與塊長是影響cache效率的重要因素；Cache 容量越大，其CPU命中率就越高，當然容量過大，增加成本，而且cache容量達到一定值時，命中率已不因容量的增加而又明顯的提高； 2、Cache塊大小對不命中率有何影響？Cache 當塊由小到大，在已被訪問字的附近，近期也可能訪問，增大塊長，可將更多有用字存入緩存，提高命中率；但是繼續(xù)增

5、大塊長，命中率可能下降，因為所裝入緩存的有用數(shù)據(jù)反而少于被替換掉的有用數(shù)據(jù)，由于塊長增大，塊數(shù)減少，裝入新的塊要覆蓋舊塊，很可能出現(xiàn)少數(shù)塊剛裝入就被覆蓋，故命中率可能下降； 3、替換算法和相聯(lián)度大小對不命中率有何影響？替換算法中:LRU算法的平均命中率比FIFO的高LRU算法比較好地利用訪存局部性原理，替換出近期用得最少的字塊，它需要隨時記錄cache 各個字塊使用情況。FIFO不需要記錄各個字塊的使用情況，比較容易實現(xiàn)開銷小，但是沒有根據(jù)訪存的局部性原理，最早調(diào)入的信息可能以后還要用到，或經(jīng)常用到例如循環(huán)程序；Cache 容量一定時，隨著相聯(lián)度的不斷增加，不命中率漸漸減小，但是當相連度增加到

6、一定程度時，不命中率保持不變；三.實驗結(jié)果分析 Cache的命中率與其容量大小的關(guān)系將所有測試的數(shù)據(jù)繪制成折線圖，更清晰的展現(xiàn)，如下 Cache塊大小對不命中率的影響 替換算法對命中率影響數(shù)據(jù)分析FIFOLRURandom 相關(guān)度大小對命中率的影響*折線圖四.實驗心得有實驗指導(dǎo)書可知，實驗所需要知識點是高速緩沖存儲器第四章的基礎(chǔ)內(nèi)容，然后由書中學(xué)習(xí)了cache發(fā)展歷程,基本工作原理；對實驗所需要的重點名詞，進行了理解；命中率，訪問效率，平均訪問時間例題進行了理解，從而分析了Cache容量，相關(guān)度，塊大小，替換算法對命中率的影響；因為LRU 、FIFO 、RANDOM替換算法對命中率也有這一些影響；看了主存地址映射：有直接映射，全相連映射，感覺有一些迷糊了；不是太容易理解了，然后百度搜了一些相連度大小對命中率影響，然后運用CacheSim模擬器，僅僅從