計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗4報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗實驗4：Cache性能分析（實驗報告）姓名： 學號：班級：學院：_專業(yè):_班級:_姓名：_學號:_實驗時間：_實驗室：_實驗臺：_指導老師簽字：_成績：_一.實驗目的(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。不命中開銷就越大（所用時鐘周期數(shù)越多）。為減少不命中開銷，又要求提高相聯(lián)度。二.實驗內(nèi)容和步驟(1)首先掌

2、握MyCache模擬器的使用方法1)、啟動模擬器，雙擊MyCache.exe即可。2)、系統(tǒng)打開一個操作界面，左邊為設(shè)置模擬參考區(qū)域，右邊為模擬結(jié)果顯示區(qū)域。3)、可以設(shè)置的參數(shù)包括是同一Cache還是分離Cache，Cache的容量，塊大小，相聯(lián)度，替換算法，預取策略，寫策略，寫不命中時的調(diào)塊策略。可以直接從列表中選擇。4)、訪問地址可以選擇來自地址流文件，也可以選擇手動輸入。5)、模擬結(jié)果包括：訪問總次數(shù)，總的不命中次數(shù)，總的不命中率。讀指令操作的次數(shù)，其不命中次數(shù)及其不命中率。讀數(shù)據(jù)操作的次數(shù)，其不命中次數(shù)及其不命中率。寫數(shù)據(jù)操作的次數(shù)，其不命中次數(shù)及其不命中率。手動輸入單次訪問的相關(guān)信

3、息。（2）、Cache容量對不命中率的影響。 1）啟動MyCache。 2）用鼠標單擊“復位”按鈕，把各參數(shù)設(shè)置為默認值。 3）選擇一個地址流文件。方法：選擇“訪問地址”>“地址流文件”選項，然后單擊“瀏覽”按鈕，從本模擬器所在文件夾下的“地址流”文件夾中選取。4）選擇不同的Cache容量，包括2KB、4KB、8KB、16KB、32KB、64KB、128KB和256KB。分別執(zhí)行模擬器（單擊“執(zhí)行到底”按鈕即可執(zhí)行），然后在下表中記錄各種情況下的不命中率。表2不同容量下Cache的不命中率Cache容量(KB)248163264128256不命中率9.877.194.482.651.42

4、0.890.600.49地址流文件名： all.din 。5）以容量為橫坐標，畫出不命中率隨Cache容量變化而變化的曲線，并指明地址流文件名。 6）根據(jù)該模擬結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？ Cache的命中率受其容量大小的影響，隨著cache容量的增加，命中率增加，不命中率漸漸減小。（2）相聯(lián)度對不命中率的影響 1）用鼠標單擊“復位”按鈕，把各參數(shù)設(shè)置為默認值。此時的Cache容量為64KB。 2）選擇一個地址流文件。 3）選擇不同的Cache相聯(lián)度，包括2路、4路、8路、16路和32路。分別執(zhí)行模擬器，然后在下表中記錄各種情況下的不命中率。表3當容量為64KB時，不同相聯(lián)度下Cache的不命中率

5、4）把Cache的容量設(shè)置為256KB，重復（3）的工作，并填寫下表。表4當容量為256KB時，不同相聯(lián)度下Cache的不命中率相聯(lián)度12481632不命中率0.490.380.360.360.350.355）以相聯(lián)度為橫坐標，畫出在64KB和256KB的情況下不命中率隨Cache相聯(lián)度變化而變化的曲線，并指明地址流文件名 all.din 。6）根據(jù)該模擬結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？ 在Cache大小固定的情況下，在一定范圍內(nèi)，不命中率隨相聯(lián)度升高有所降低，但當相聯(lián)度超過8后，提高相聯(lián)度的實際意義并不大。（3）、Cache塊大小對不命中率的影響1）用鼠標單擊“復位”按鈕，把各參數(shù)設(shè)置為默認值。2）

6、選擇一個地址流文件。3）選擇不同的Cache塊大小，包括16B、32B、64B、128B和256B。對于 Cache的各種容量，包括2KB、8KB、32KB、64KB、128KB和512KB。分別執(zhí)行模擬器，然后在下表中記錄各種情況下的不命中率。表5各種塊大小情況下Cache的不命中率地址流文件名： all.din 。4）分析Cache塊大小對不命中率的影響。當cache容量一定時，在一定范圍內(nèi)，cache不命中率隨著cache塊的變大而減小，減小到一定程度后，又隨著cache塊的增大不命中率增加。當cache塊大小一定時，cache的容量越大，則不命中率越?。?）、替換算法對不命中率的影響1

7、）用鼠標單擊“復位”按鈕，把各參數(shù)設(shè)置為默認值。2）選擇地址流文件all. din。3）對于不同的替換算法、Cache容量和相聯(lián)度，分別執(zhí)行模擬器，然后在下中記錄各種情況下的不命中率。表6 LRU和隨機替換法的不命中率的比較4）分析不同的替換算法對Cache不命中率的影響。無論是2路組相聯(lián)、4路組相聯(lián)、還是8路組相聯(lián)，隨機算法的不命中率均高于LRU替換算法，可見LRU替換算法的命中率要高于隨機替換算法。并且隨著cache容量的增加，兩種替換算法的不命中率都會漸漸減小。三，實驗結(jié)果與分析l 根據(jù)不命中率隨Cache的變化可得到的結(jié)論 Cache的命中率受其容量大小的影響，隨著cache容量的增加，命中率增加，不命中率漸漸減小。l 根據(jù)不命中率隨Cache相聯(lián)度的變化可得到的結(jié)論在Cache大小固定的情況下，在一定范圍內(nèi)，不命中率隨相聯(lián)度升高有所降低，但當相聯(lián)度超過8后，提高相聯(lián)度的實際意義并不大。l 根據(jù)不命中率隨Cache塊大小的變化可得到的結(jié)論當cache容量一定時，在一定范圍內(nèi)，cache不命中率隨著cache塊的變大而減小，減小到一定程度后，又隨著cache塊的增大不命中率增加。當cache塊大小一定時，cache的容量越大，則不命中率越小l 根據(jù)不命中率隨Cache相聯(lián)度、容量、替換算法的變化