計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗報告講解

1、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗報告3.1流水線中的相關(guān)一、實驗?zāi)康?. 掌握WinDLX模擬器的操作和使用，熟悉DLX指令集結(jié)構(gòu)及其特點；2. 加深對計算機流水線基本概念的理解；3. 進一步了解DLX基本流水線各段的功能以及基本操作；4. 加深對數(shù)據(jù)相關(guān)、結(jié)構(gòu)相關(guān)的理解，了解這兩類相關(guān)對CPU性能的影響；5. 了解解決數(shù)據(jù)相關(guān)的方法，掌握如何使用定向技術(shù)來減少數(shù)據(jù)相關(guān)帶來的暫停。二、實驗平臺WinDLX模擬器。三、實驗內(nèi)容、步驟及實驗結(jié)果1.用WinDLX模擬器執(zhí)行下列三個程序：求階乘程序fact.s求最大公倍數(shù)程序gcm.s求素數(shù)程序prim.s分別以步進、連續(xù)、設(shè)置斷點的方式運行程序，觀察程序在流水線

2、中的執(zhí)行情況，觀察CPU中寄存器和存儲器的內(nèi)容。熟練掌握WinDLX的操作和使用。結(jié)果總結(jié)：三種方式：步進的方式是按快捷鍵F7或者選擇菜單欄Execute中的SingleCycle;連續(xù)的方式是按快捷鍵F5或者選擇Execute中的Run;設(shè)置斷點是通過選擇window菜單欄中的code，然后在菜單欄中多出一項code項，選中你想要插入的指令，在多出來的code項中找到setbreakpoint，即可插入斷點，然后按F5執(zhí)行即可。以fact.s為例指出了每個功能段所進行的具體指令，點擊指令還可以看到指令的具體相關(guān)的其他方面的內(nèi)容。Instructionw/Cyclesaddir1j0,0Kl0

3、00jalInputUnsignedswSaveR2(rOj2IFIDintEX|MEMWBIFIDintEXMEMV/BIFabortedIFIDintEXIFIDswSaveR3(rOj3swSaveR4(rOj4時空圖IF更加直觀的形式顯示出了在某個時間周期某個功能段所執(zhí)行的具體的指令。湮WINDLX-RegisterMemoryConfigurationRegisterPC=0k0000014cF4=IMAR=0k0000014SF5=IR=0Kac03109SF6=A=OkOOOOOOOOF7=AHI=OkOOOOOOOOFS=B=OkOOOOOOOOF9=BHI=OkOOOOOOO

4、OF10BTA=OkOOOOOOOOFllALU=0k00000108F12ALUHI=0k00000000F13FPSR=OkOOOOOOOOF14DMAR=OkOOOOOOOOFIESDR=OkOOOOOOOOF16SDRHI=0k00000000F17LDR=0x00000000F18LDRHI=0k00000000F19R0=OkOOOOOOOOF20Rl=OkOOOOIOOOF21F22F23R2=OkOOOOOOOOR3=OkOOOOOOOO_|FileWindowExecuteoooooooooooooooooo指出了各個寄存器和存儲器的值,R1=OX00001000。Regis

5、ter圖，如執(zhí)行完了第一條加法指令之后,Total:6Cycle(s)executed.IDexecutedby4Instruction(s).4InstructiocurrentlyinPipelin已.Hardwareconfiguration:Memorysize:32760BytesfaddEX-Stages:1,requiredCycles:2fmulEX-Stages:1,requiredCycles:5fdivEX-Stages:1,requiredCycles:19Forwardingenabled.Stalls:RAWstalls:0(0.00ofallCycles),the

6、reof:LDstalls:0(0.00：ofRAWstalls)Branch/Jumpstalls:0(0.00ofRAWstalls)Floatingpointstalls:0(0.00ofRAWstallsWAWstalls:0(0.00ofallCycles)Structuralstalls:0(0.00ofallCycles)Controlstalls:1(16.67ofallCycles)ofallCycles)Sta十is十ics圖Statistics圖指出了指令的相關(guān)分析數(shù)據(jù)，例如，執(zhí)行了6個cycles,4條指令在流水線中等，丄牙也召Branches):信心。allInsti

7、OKAnintegervalue1:6Fact口：risil=720T口七3丄:102Cyclels)executed.IDexecutedby67Instruction(s).2lnstruction(sjcurrentlyinPipeline.Hardware匚:口nfigurati口n:Merriurysize:32763BytesfaddEX-Stages:1.requiredDrcles:2fmulEX-Stages:1,requiredCycles:5fdivEX-Stdges:1,requiredDrdes:19Forwardingenabled.Stalls:RAWstalls

8、:10(9.80%ofallCycles),thereof:LDstalls:2(20.00ofRAWstalls)Branch/Jumpstalls:2(2000ofRAWstalls)Floatingpoinlstalls:6(60.00ofRAWstalls)WWstalls:0(0.OUS：ofaliCycles)Structuralstalls:0(0.00ofallCycles)Curitrrilstalls:109.80?：ofallDrclesTrapstalls:12(11.76%ofallCycles)Totdl:32Stall(s)(31.37ofallCycles)執(zhí)行

9、結(jié)果圖匚口iti口nalBranch已：m；i:Tutdl:8(11,94/iofallln：5truction：5；L.thereof:taken:2(25.00ofallcondBranches)nottaken:6175,00：ofallcond.Branches)gcm.s、prim.s類似，所以只給出運行的結(jié)果圖PrintfValue(rO)j1Prim.s結(jié)果圖2. 用WinDLX運行程序structure_d.s,通過模擬找出存在資源相關(guān)的指令對以及導(dǎo)致資源相關(guān)的部件；記錄由資源相關(guān)引起的暫停時鐘周期數(shù)，計算暫停時鐘周期數(shù)占總執(zhí)行周期數(shù)的百分比；論述資源相關(guān)對CPU性能的影響，討

10、論解決資源相關(guān)的方法。trapOhO|IF|aborted忖f0.0:-:0(r2：|IF|ID|iMEX|MEM|WE；|Idf4.0:-:0(r3：|IF|ID|intEX|NitZhd|V/B|IF|ID|冃鳥怙II|洽ddEX：|hiEhi|WB|adddf2J0J2|IF|Stall|ID|懇Stall|f3ddEX1|MEM|addir2.r2.0:-:8|IF|引日II|ID|iMEX|Stall|MEM|WE；|addir3j3,0x8|IF|ID|St日II|iMEXLMEM|WE；|bnez弓oopIIFIStallIIDIImtEXIMEM1WBIIIF|R-Stall|

11、ID|intEX|MEM|WB|IF|abortedtrap0:-:LlbClockCycleDiagramInstructions/Cycles:-30_-29_-2E：_-27_-26_-25_-24_-23_-22_-21_-20_-19_-18_-17_-16_-15_-14_-13結(jié)果圖資源相關(guān)的指令：adddf0,f0,f4adddf2,f0,f2（發(fā)生先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān)導(dǎo)致消除了資源相關(guān)）由圖可知是因為只有一個faddEX的運算部件，而它需要兩個時鐘周期，當?shù)谝粭laddd指令執(zhí)行EX段時，第二條指令勢必要等一個周期等faddEX部件空閑了才能夠使用。但是，同時由于這兩條指令存在先

12、寫后讀數(shù)據(jù)相關(guān)，暫停一個周期之后沒有了資源相關(guān)adddf0J0J4adddf2J0J2IF|ID|Fl-Stall|faddEX|MEM|WBIFStallID|R-Stall|faddEX(1)MEMWB單條指令的詳細資源沖突圖因為Statistics圖中的分析數(shù)據(jù)沒有看見strueturalstall,但是根據(jù)圖知道這個存在adddf2,f0,f2時的資源沖突，大概循環(huán)了6次，總共時鐘周期是139個，所以資源相關(guān)引起的暫停的時鐘周期的個數(shù)是6個，暫停時鐘周期數(shù)占總執(zhí)行周期數(shù)的百分比為6/139=4.3%|FibWindowExecuteMemoryConfigurationStatisti

13、csTotal:139Cyclefsexecuted.IDexecutedby06Instruction(s).2Instruction(s)currentlvinPipeline.Hardwareconfiguration:Memorysize:32760BytesfaddEX-Stages:1,requiredCycles:2fmulEX-Stages:1,requiredCycles:5fdivEX-Stages:LrequiredCycles:19Forwarding亡nabled.Stalls:RAWstalls:30(21.50ofallCycles,thereof:LDstall

14、s:10(33.33ofRAWstallsEiranch/Jumpstalls:10(33.33ofRAWstalls)Floatingpointstalls:10(33.33ofRAWstalls)V/AWstalls:0(0.00：ofallCycles)Structuralstalls:0(0.00ofallCycles)Controlstalls:9(6.47ofallCycles)Trapstalls:32.16龍ofallCyclesTotal:42Stall(s)(30.22ofallCvclesConditionalBranches);勸卜e八疋聞厳醜s數(shù)據(jù)分析圖taken:9

15、(90.00ofallcond.Branches)資源相關(guān)降低CPU性能，并行運算的速度降低，解決資源相關(guān)的方法有停頓幾個時鐘周期法、(針對訪存沖突和設(shè)備資源沖突(輪流單個使用)或者是增加硬件設(shè)備(解決設(shè)備資源沖突()。Stores:0(0.00ofLoad7Store-lnstructions)Floatingpointstageinstructions:Total:20(23.26ofallInstructions),thereof:Additions:20(100.00ofFloatingpointstageinst.)Multiplications:0(0.00ofFloatingpo

16、intstageinst.)-Divisions:0(0.00ofFloatingpointstageinst.)3. 在不采用定向技術(shù)的情況下(去掉Configuration菜單中EnableForwarding選項前的勾選符)，用WinDLX運行程序data_d.s。記錄數(shù)據(jù)相關(guān)引起的暫停時鐘周期數(shù)以及程序執(zhí)行的總時鐘周期數(shù)，計算暫停時鐘周期數(shù)占總執(zhí)行周期數(shù)的百分比。在采用定向技術(shù)的情況下(勾選EnableForwarding)，用WinDLX再次運行程序data_d.s。重復(fù)上述3中的工作，并計算采用定向技術(shù)后性能提高的倍數(shù)。1、不定向技術(shù)：總時鐘周期=202數(shù)據(jù)相關(guān)引起的暫停時鐘周期=

17、104暫停時鐘周期數(shù)占總執(zhí)行周期數(shù)的百分比=51.48%總時鐘周期=128數(shù)據(jù)相關(guān)引起的暫停時鐘周期=30暫停時鐘周期數(shù)占總執(zhí)行周期數(shù)的百分比=23.44%StatisticsrmTo28Cuclefslexecuted.IDexecutedbyBbInstruction(s).2Instruction(scurrentlyinPipeline.-!Fl(23,44ofallCucles.thereof:Ils:2066.67ofHAWstallsHardwareconfiguratidn:Memorvsize:32768BtesfaddEX-Stages:1,requiredCycles:2

18、fmulEX-Stages:1,requiredCycles:5fdivEX-Stages:1,requiredCycles:19Forwardingenabled.Branch/Jumpstalls:10(33.33ofRAWstalls)Floatingpointstalls:0(0.00ofRAWstalls)WAV/stalls:0(0.00：ofallCyclesStructuralstalls:0(0.00ofallCyclesControlstalls:9(7.03ofallCycles)Trapstalls:3(2.34ofallCyclesTotal:42Stall(s)(3

19、2.01：ofallCycles)定向技術(shù)的加速比二202/128=1.578Total:10(11.76ofallInstructions),thereof:心得侏J“狀態(tài)n:1(10.00：ofallcond.Branches通過使用WinDIX對指令模擬與分析，我們對流水線的執(zhí)行過程更加熟悉，也對執(zhí)行時出現(xiàn)的問題，如資源相關(guān)，數(shù)據(jù)相關(guān)等產(chǎn)生原因有了清晰的認識，進一步加深了使我們對流水線的理解。3.2循環(huán)展開及指令調(diào)度一、實驗?zāi)康?. 加深對循環(huán)級并行性、指令調(diào)度技術(shù)、循環(huán)展開技術(shù)以及寄存器換名技術(shù)的理解；2. 熟悉用指令調(diào)度技術(shù)來解決流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)的方法；3. 了解循環(huán)展開、指令調(diào)度

20、等技術(shù)對CPU性能的改進。二、實驗平臺WinDLX模擬器。三、實驗內(nèi)容、步驟及實驗結(jié)果1用指令調(diào)度技術(shù)解決流水線中的結(jié)構(gòu)相關(guān)與數(shù)據(jù)相關(guān)(1) 用DLX匯編語言編寫代碼文件*.s，程序中應(yīng)包括數(shù)據(jù)相關(guān)與結(jié)構(gòu)相關(guān)(假設(shè)：加法、乘法、除法部件各有2個，延遲時間都是3個時鐘周期)(2) 通過Co砸牌尸皿0菜單中的“FZbo/f“gpointstages”選項，把加法、乘法、除法部件的個數(shù)設(shè)置為2個，把延遲都設(shè)置為3個時鐘周期；(3) 用WinDLX運行程序。記錄程序執(zhí)行過程中各種相關(guān)發(fā)生的次數(shù)、發(fā)生相關(guān)的指令組合，以及程序執(zhí)行的總時鐘周期數(shù)；(4) 采用指令調(diào)度技術(shù)對程序進行指令調(diào)度，消除相關(guān)；(5)

21、 用WinDLX運行調(diào)度后的程序，觀察程序在流水線中的執(zhí)行情況，記錄程序執(zhí)行的總時鐘周期數(shù)；(6) 根據(jù)記錄結(jié)果，比較調(diào)度前和調(diào)度后的性能。論述指令調(diào)度對于提高CPU性能的意義。1)代碼：divff2,f5,f6divff1,f2,f6divff3,f1,f5divff0,f4,f7addff14,f0,f6addff15,f5,f7multff20,f4,f6multff21,f5,f72）設(shè)置運算部件個數(shù)以及運算時鐘周期數(shù)FloatingPointStageConfigura.Pipeline圖匚ount:Delav：AdditionUnits:E3MultiplicationUnits:

22、23DivisionUnits:23以下為出現(xiàn)的數(shù)據(jù)相關(guān)IDCycles:-18|fdivEX(1)|IIDR-Stall|MEMIWBTerminatedsuccessfullyA-F2(=132)B-F6(=128)2Stall(s)becauseofRAW-Hazardwithdivff2J5J6先寫后讀相關(guān)IDCycles:-11(3)TerminatedsuccessfullyA-F0(=0)|MEM|WBB-F6(=120)iCi-.111.-.ik.-.z-.-.i.-.fDAiii*U-.r.-lF|fdiYEX(l)|MEM匚-jIdll|UlriwW-rl3ZarOwith

23、divffOJ4J7|ID|fdivEX(2rIF|ID|R-Stall由于只有兩個除法部件，所以出現(xiàn)了功能部件的沖突?？偟膱?zhí)行周期是38指令調(diào)度后代碼：將無關(guān)指令放在一起執(zhí)行，相關(guān)指令分開盡量避免數(shù)據(jù)相關(guān)divff2,f5,f6multff20,f4,f6multff21,f5,f7divff1,f2,f6addff15,f5,f7divff3,f1,f5divff0,f4,f7addff14,f0,f6Pipeline圖35Cvcle(s)executed.IDexecutedby26Instruction(s).2InstructionfscurrentlyinPipeline.Hard

24、wareconfiguration:Memorysize:32760BytesfaddEX-Stages:2,requiredCycles:3fmulEX-Stages:2,requiredCycles:3fdivEX-Stages:2,requiredCycles:3Forwarding已nabled.Stalls:RAWstalls:3(8.57ofallCycles),thereof:LDstalls:0(0.00：ofRAWstalls)Branch/Jumpstalls:0(0.00ofRAWstalls)Floatingpointstalls:3(100.00ofRAWstalls

25、)WAV/stalls:0(0.00：ofallCycles)Structuralstalls:0(0.00ofallCycles)Controlstalls:0(0.00ofallCyclesTrapstalls:7(2O.ooStatistiCs圖Total:10Stall(s(20.57ofallCycles)總執(zhí)行寸鐘周期為35個。(taken:0(0.00ofallcond.Branches(6)指令調(diào)度后，數(shù)據(jù)相關(guān)減少了，總寸鐘周期數(shù)減少了，效能提高了。調(diào)度前的寸鐘周期數(shù)為38，調(diào)度后的寸鐘周期數(shù)減少為35，加速比=38/35=1.082. 用循環(huán)展開、寄存器換名以及指令調(diào)度提高性

26、能(1) 用DLX匯編語言編寫代碼文件*.s，程序中包含一個循環(huán)次數(shù)為4的整數(shù)倍的簡單循環(huán)；(2) 用WinDLX運行該程序。記錄執(zhí)行過程中各種相關(guān)發(fā)生的次數(shù)以及程序執(zhí)行的總時鐘周期數(shù)；(3) 將循環(huán)展開3次，將4個循環(huán)體組成的代碼代替原來的循環(huán)體，并對程序做相應(yīng)的修改。然后對新的循環(huán)體進行寄存器換名和指令調(diào)度；(4) 用WinDLX運行修改后的程序，記錄執(zhí)行過程中各種相關(guān)發(fā)生的次數(shù)以及程序執(zhí)行的總時鐘周期數(shù)；(5) 根據(jù)記錄結(jié)果，比較循環(huán)展開、指令調(diào)度前后的性能。帶循環(huán)指令代碼：求四個1相加的和，結(jié)果存在r2中.text.globalmainmain:addir1,r0,#4addir2,r

27、0,#0Loop:sgtr3,r1,r0bnezr3,Sub1trap0Sub1:addir2,r2,#1subir1,r1,#1jLoop結(jié)果：總時鐘周期是42個，5rawstalls,循環(huán)了4次，結(jié)果r2=4循環(huán)展開：代碼：.text.globalmainmain:addir1,r0,#4addir2,r0,#0addir2,r2,#1subir1,r1,#1addir2,r2,#1subir1,r1,#1addir2,r2,#1subir1,r1,#1addir2,r2,#1subir1,r1,#1trap0結(jié)果：總時鐘周期是15個，0rawstalls,執(zhí)行了4次，結(jié)果r2=4原因?qū)Ρ?/p>

28、：是因為LOOP指令執(zhí)行完后會有一個nop指令的延遲。四、實驗總結(jié)a)指令調(diào)度技術(shù)可以明顯的優(yōu)化指令執(zhí)行的效率，通過指令調(diào)度使得功能部件被盡可能的充分使用，從而進一步加強指令執(zhí)行的效率；b)循環(huán)在執(zhí)行時會出現(xiàn)不同循環(huán)次數(shù)的執(zhí)行過程中出現(xiàn)相關(guān)，導(dǎo)致數(shù)量增加，通過寄存器換名等方法，使得這種相關(guān)性數(shù)量下降。3.3Cache性能分析一、實驗?zāi)康?. 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. 了解Cache的容量、相聯(lián)度、塊大小對Cache性能的影響；3. 掌握降低Cache失效率的各種方法，以及這些方法對Cache性能提高的好處；4. 理解Cache失效的產(chǎn)生原因以及Cac

29、he的三種失效；5. 理解LRU與隨機法的基本思想，及它們對Cache性能的影響；二、實驗平臺SimpleScalar模擬器。三、實驗內(nèi)容及步驟1.在基本配置情況下運行程序（請指明所選的測試程序），統(tǒng)計Cache總失效次數(shù)、三種不同種類的失效次數(shù)；配置好了環(huán)境之后，用hello.c生成的a.out文件來進行模擬演示。root&localhostroot#cdsimplescalarrooWlocalhostsimplescalar#./siniplesiiti-3.0/siiti-cachea.out工Ll.accessesdll.hits11.missesdll.replacementsdl

30、l.writebacks11.invalidations11.miss_ratedll.repl_radll.wb_ratE工Ll.inv_rate4207totalnumber3749totalnumber458totalnumber202tot辺1number193totalnumber0totalnumberofaccessesofhitsofmissesofreplacementsofwritebacksofinvalidations0.1089#missrate(i.e.,itiisses/ref)0.0430#replacementi?日tE(i.e.,repls/ref)0.04

31、59#writeback匕辺(i.e.?wrbks/ref)0.0000#invalidationi?辺te(i.e.,invs/ref)由圖可知：Cache的總失效次數(shù)為458，容量失效和沖突失效都發(fā)生了替換總共為202，那么強制性沖突就為256。2. 改變Cache容量（*2,*4,*8,*64），運行程序（指明所選的測試程序），統(tǒng)計各種失效的次數(shù)，并分析Cache容量對Cache性能的影響；測試程序為test-math。Cache參數(shù)設(shè)定舉例：-cache:dl1dll：2:32:4:r第一個參數(shù)為集合數(shù)，第二個參數(shù)為塊的大小，第三個參數(shù)為相聯(lián)度，最后一個參數(shù)為策略。改變集合數(shù)，設(shè)定塊大

32、小為32B,相聯(lián)度為4路，采取LRU策略，來考慮容量對cache性能的影響。*2：設(shè)定容量為2*32*4B時，結(jié)果如下：dll.accesses57466#tot日1numberofaccessesdll.hits50201#tot日1numberofhitsdll.misses7265#tot日1numberofmissesdll.replacements7257#tot日1numberofreplacementsdll.writebacks459S#tot日1numberofwritebacksdll.invalidstions0#tot日1numberofinvalidstionsdll

33、.miss_rate01.1264#missr日te(i.e.,misses/ref)dll.repl_rate01.1263#replacementr日te(i.e.,repls/ref)dll.wb_rate01.0300#writebackr日te(i.e.,wrbks/ref)dll.inv_rate01.0000#invalidstionr日te(i.e.,invs/ref)dll.accessesdll.hitsdll.missesdll.replacementsdll.writebacksdll.invalidationsdll.miss_ratedll.repl_ratedll

34、.wb_ratedll.inv_rate57466#tot日1numberofaccesses53189totalnumberofhits4277totalnumberofmisses4261totalnumberofreplaceinents2692totalnumberofwritb日cks0totalnumberofinvalidstions0.0744missrate(i.es,misses/ref)*4：設(shè)定容量為4*32*4B時，結(jié)果如下:O.0741#replacementr日te(i.e.,repls/ref)O.0468#writebackr日te(i.e.,wrbks/re

35、f)O.0000#invalidstionr日te(i.e.,invs/ref)JX.一T_dll.accessesdll.hitsdll.missesdll.replacesentsdll.writebacksdll.invalidstionsdll.miss_ratedll.repl_rat已dll.wb_ratedll.inv_rat已57466numberofaccesses55280numberofhits2136numberofmisses2154numberofreplacements1493numberofwritebacks0numberofinvalidations*8：設(shè)

36、定容量為8*32*4B時，結(jié)果如下:O.0330#missr日te(i.e.,misses/ref)O.0375#replacesentrate(i.e.,repls/ref)O.0260#writebackr日te(i.e.,wrbks/ref)O.0000#invalidstionr日te(i.e.,invs/ref)*64：設(shè)定容量為64*32*4B時，結(jié)果如下:dll.accesses57466#totalnumberofaccessesdll.hits56S91#totalnumberofhitsdll.misses575#totalnumberofmissesdll.replace

37、inents319#totalnumberofreplaceinentsdll.writebacks307#totalnumberofwritebacksdll.invalidations#totalnumberofinvalidationsdll.itiiss_rate0.0100#missrate(i.e.,misses/ref)dll.repl_rat皀0.0056#replacementr日te(i.e.,repls/ref)dll.wb_rate0.0053#writebackr日te(i.e.,wrbks/ref)dll.inv_rat皀0.0000#invalidationrHt

38、e(i.e.,invs/ref)從上面的數(shù)據(jù)中提取出有用的數(shù)據(jù)信息，制作下面的表。容量大小總失效率總失效數(shù)容量失效和沖突失效數(shù)強制性失效數(shù)*20.1264726572578*40.07444277426116*80.03802180215426*640.0100575319256結(jié)論：隨著cache容量的增大，總失效率減小，總失效數(shù)也減少，容量失效和沖突失效數(shù)也減小，但是強制性失效數(shù)反而升高。3. 改變Cache的相聯(lián)度（1路，2路，4路，8路，64路），運行程序（指明所選的測試程序），統(tǒng)計各種失效的次數(shù)，并分析相聯(lián)度對Cache性能的影響；測試程序為test-printf.參數(shù)dll:2:3

39、2:l（2,4,&64）:l,固定其他的參數(shù)，只改變相聯(lián)度的參數(shù)，觀察相聯(lián)度對cache性能的影響。1路：dll.accessesdll.hitsdll.missesdll.replacementsdll.writebacksdll.invalidationsdll.miss_ratedll.repl_ratedll.wb_ratedll.inv_rate53142430S1402232842232823374300.4202O.4202O.15760.0000totaltotaltotaltotaltotaltotalnumbernumbernumbernumbernumbernumbero

40、faccessesofhitsofmissesofreplacesentsofwritebacksofinvalidsticmsmissr日te(i.e.,misses/ref)replaceitienti?日te(i.e.,repls/ref)writebackrate(i.e.,wrbks/ref)invalidstioni?日te(i.e.,invs/ref)2路：dll.accesses531424#totalnumberfaccessesdll.hits39520S#totalnumberfhitsdll.misses136216#totalnumberfmissesdll.repl

41、aceinents136212#totalnumberfreplaceinentsdll.writebacks62SS0#totalnumberfwritebacksdll.invalidstions0#totalnumberfinvalidstionsdll.miss_rateO1.2563#missrate(i.e.,misses/ref)dll.repl_rateO.2563#replaceinentr日te(i.e.,repls/ref)dll.wb_rateO.1133#writeb日ckr日te(i.e.,wrbks/ref)dll.inv_rateO.0000#invalidst

42、ionr日te(i.e.,invs/ref)mlQofinocc-acJ.i-nii-a1FiTTinhio-H4路dll.accesses531424dll.hits477680dll.misses53744dll.replaceinents53736dll.writebacks26034dll.invalidstioiis：0dll.miss_rate0.1011dll.repl_rate0.1011dll.wb_rate0.0491dll.inv_rate0.0000numberfaccessestOtRlnumberofhitstOtHlnumberfmissestOtHlnumber

43、freplacementsnumberfwritebacksnumberofinvalidations# missf日te(i.e.,misses/ref)# replacesentr日te(i.e.,repls/ref)# writebackr日te(i.e.,wrbks/ref)# invalidationrRte(i.e.,invs/ref)dll.accesses531424dll.hits506897dll.misses24527dll.replaceinents24511dll.writeb日cks12367dll.invalidstions0dll.miss_rate0.0462

44、dll.repl_rate0.0461dll.wb_rate0.0233dll.inv_rate0.00008路：totHlnumberofaccessesofhitstot日1numbertot日1numberfmissestOtHlnumberofreplaceinentstOtHlnumberofwritb日cksnumberofinvalidations# missrate(i.e.,misses/ref)# replacementr日te(1.e.,repls/ref)# writebackirRte(i.e.,wrbks/ref)# invalidationr日te(i.e.,in

45、vs/ref)64路：dll.accesses531424#tot日1numberofaccessesdll.hits53OS21#tot日1numberofhitsdll.misses603#tot日1numberofmissesdll.replacements475#tot日1numberofreplaceinentsdll.writebacks420#totalnumberofwritebacksdll.invalidations0#tot日1numberofinvalidationsdll.miss_rate0.0011#missr日te(i.e.,misses/ref)dll.rep

46、l_rate0.0009#replacement(i.e.,repls/ref)dll.wb_rate0.OOOS#writebackrate(i.e.,wrbks/ref)dll.inv_rate0.0000#invalidationr日te(i.e.,invs/ref)相聯(lián)度總失效率總失效數(shù)容量失效和沖突失效數(shù)強制性失效數(shù)1路0.420222328422328222路0.256313621613621244路0.1011537445373688路0.046224527245111664路0.0011603475128結(jié)論：隨著相聯(lián)度的增大，總失效率減小，但減小的幅度減小，總失效數(shù)也減少，容

47、量失效和沖突失效數(shù)也減小，但是強制性失效數(shù)反而升高。4. 改變Cache塊大小(*2,*4,*8,*64),運行程序(指明所選的測試程序)，統(tǒng)計各種失效的次數(shù)，并分析Cache塊大小對Cache性能的影響；測試程序：test-fmath參數(shù)：dll:64:8(16,32,64):l:l（塊大小8B）dll.accesses16639棄totalnumberofaccessesdll.hits14S27棄totalnumberofhitsdll.misses1812#tot孔1numberofmissesdll.replacements1556#totalnumberofreplacements

48、dll.writebacks1528#totalnumberofwritebacksdll.invalidations0#totalnumberofinvalidationsdll.miss_rate0.1089#missi?日te(i.e.,misses/ref)dll.repl_rateD.O935#replacementrate(i.e.,repls/ref)dll.wb_rateD.O918#writebackrate(i.e.,wrbks/ref)dll.inv_rate0.0000#invalidatianrate(i.e.,invs/ref)（塊大小16B）dll.accesse

49、sdll.hitsdll.missesdll.replacesentsdll.writebacksdll.invalidationsdll.niiss_ratedll.repl_ratedll.wb_ratedll.inv_rate1663915695944688673tot日1totaltotaltotaltotaltotalnumbernumbernumbernumbernumbernumberfaccessesfhitsfmissesfreplacementsfwritebacksfinvalidationsO.0567#missrate(i.e.,misses/ref)O.0413#r

50、eplacementrate(i.e.,replO1.0404#writebackrate(i.e.,wrbks/ref)O1.0000#invalidationrate(i.e.,invs/ref)（塊大小32B）dll.accessesdll.hitsdll.missesdll.replacementsdll.writebacksdll.invalidstionsdll.miss_ratEdll.repl_radll.wb_ratedll.inv_rate1663916140499243231totaltataltotaltotaltotalnumbernumbernumbernumber

51、numbernumberofofofofofofaccesseshitsmissesreplacementswritebacksinvalidstions0.0300并missr日(i.e.,misses/ref)0.0146#replaceraentrate(i.e.,repls/ref)0.0139#writebackrate(i.e.,wrbks/ref)0.0000#invalidationrate(i.e.,invs/ref)TbTbJX.一T_-3*_-_（塊大小64B）dll.accessesdll.hitsdll.missesdll.replacementsdll.writeb

52、acksdll.invalidationsdll.miss_ratedll.repl_ratedll.wb_ratedll.inv_rate166391637926029totaltotaltotaitotHltotaltotalnumbernumbernumbernumbernumbernumberofaccessesofhitsofmissesofreplacementsofwritebacksofinvalidations0.0156#missrate(i.e.,misses/ref)0.0017#replacementf日te(i.e.,repls/ref)0.0014#writebackr日te(i.e.,wrbk