Cache实验

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cache的工作原理

缓存是一种用于提高计算机系统性能的技术，其工作原理是将经常被访问的数据存储在一个更快速但容量较小的存储器中，以此提供更快的数据访问速度。

具体来说，计算机的存储体系可以分为多级，通常包括主存储器（RAM）、辅助存储器（硬盘、固态硬盘）以及处理器内

部的高速缓存。在这个层次结构中，缓存位于处理器和主存之间。

当处理器需要访问某个数据时，首先会检查高速缓存中是否存在该数据。如果数据在高速缓存中被命中（即存在），则处理器可以直接从缓存中获取，从而大大缩短了访问时间。如果数据不在缓存中，则称为缓存未命中。

当发生缓存未命中时，处理器会通过一种称为缓存替换策略的算法从主存中将相应的数据加载到缓存中。常用的替换策略有最近最少使用（LRU）和先进先出（FIFO）等。缓存替换策

略的目标是尽可能地提高缓存的命中率，以减少对主存的访问。

此外，缓存还采用了一种称为缓存一致性协议的机制来保持数据的一致性。由于多核处理器的普及，每个核心都可能有自己的缓存，因此需要确保各级缓存之间的数据一致，避免出现存储器访问的时序问题。

总的来说，缓存通过存储经常访问的数据并提供高速访问，可以大大加快计算机系统的运行速度。但缓存的容量和缓存替换

策略选择等也是需要权衡的问题，因为过小的缓存容量或选择不当的替换策略可能导致频繁的缓存未命中，反而降低系统性能。

计算机硬件系统设计_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

1.Logisim中逻辑与门默认引脚数目是多少？

答案:

2.Logisim中异或门的默认多输入行为是？

答案:

当一个输入为1时输出为1

3.Logisim中墨绿色线缆代表什么值？

答案:

4.Logisim中组合电路自动生成功能最多支持多少个1位输入？

答案:

5.一个4路选择器的选择控制端位宽为几位

答案:

6.实验中设计的32位ALU作为运算器的核心部件，其属于（）

答案:

组合逻辑电路

7.8位无符号阵列乘法器需要多少个全加器？

答案:

8.假设一个门电路时间延迟为T，全部采用2输入门电路构成的8位串行加

法器时间延迟是（）

答案:

17T

9.实验中构造32位ALU实验主要用到哪些Logisim组件（）

答案:

多路选择器

10.原码一位乘法以及补码一位乘法电路利用加法器多次运算实现乘法，其核心

控制单元需要如何让电路停止运算，在实验中以下实现方法哪种更好（）答案:

控制寄存器使能端

11.MOOC实验中，8位补码一位乘法器需要多少个时钟周期才能完成运算

答案:

12.汉字字库扩展实验中4个待填充的ROM中的数据如何进行填充（）

答案:

将原始数据按先后顺序均分成四份填充

13.MIPS寄存器文件中0号寄存器的功能是（）

答案:

恒零值

14.MIPS寄存器文件实验中如何控制数据写入正确的寄存器（）

答案:

控制各寄存器使能端

15.Cache实验中cache槽中的标记数据通过哪个组件输出到比较器（）

答案:

三态门

16.MOOC实验中直接相联映射cache模块需要多少个比较器（）

计算机导论-实验1-硬件组装实验报告

硬件组装实验报告

计算182 张宇航实验机：

一台基本的PC由CPU、主板、内存、硬盘、光驱、软驱、显示卡、声卡、显示器、音响、机箱电源、键盘、鼠标等构成。我拆装并记录的部件有以下8个。

1.CPU:计算机的运算核心(Core)和控制核心(Control Unit )，主要解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据，是算术逻辑单元(ALU)和控制单元的组合。

我组装的CPU品牌是intel pentium4(奔腾4)系列

2.内存:是存储单元的集合，与CPU进行沟通的桥梁，由内存芯片、电路板、金手指等部分组成。内存包括随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和高速缓冲存储器(Cache)。

Ram axel 32M×64 DDR RME340H28C5T-266 256M PC2100-2533

3.光驱:光盘驱动器，电脑用来读写光盘内容的机器。

CD-ROM驱动器DRIVE MODEL D-48×6D DC==5V 1.0A DC==12V 1.5A

4.软驱:软盘驱动器，由于它存储容量小、读写速度慢、寿命和可靠性差、数据易丢失等缺点，渐渐被淘汰了。

Panasonic(松下) Model No.ju-256A907PC RED.M

5.硬盘:计箅机的二极存储器(辅助存储器)

6.显卡:显示接口卡(显示适配器)，是电脑进行数模信号转换的设备，承担输出显示图形的任务，还具有图形处理能力，可协助CPU工作。

7.北桥：用来处理高速信号，通常处理CPU、RAM、AGP端口或PCI Express和南桥芯片之间的通信。它是主板上的一块芯片，位于CPU插座边，起连接作用。由于数据处理量较大，一般有覆盖散热片。

路预测指令cache的设计与实现的开题报告

一、选题背景

在计算机系统中，CPU是非常关键的部件，因为它解决了指令的执

行问题。为了使CPU能够更加高效地执行指令，现代CPU使用了缓存技术。缓存是指一种在CPU与内存之间增加的高速存储器，它可以将常用

的数据和指令存储在高速存储器中以提高CPU的访问速度。路预测指令cache是一种特殊的缓存，它用于提高指令的预测精度，从而提高CPU

的执行效率。

二、研究内容

本文的研究内容是路预测指令cache的设计与实现。路预测指令cache是一种用于提高指令预测精度的cache，它使用了多条预测路，可以更准确地预测指令的执行路径。具体地，本文将从以下几个方面进行

研究：

1. 路预测指令cache的基本原理和工作流程：介绍路预测指令cache的基本原理和数据结构，以及其工作流程。

2. 路预测指令cache的设计与实现：介绍路预测指令cache的设计

和实现过程，包括预测路的数量、替换算法的选择、预测器的实现、预

测结果的保存和传递等。

3. 路预测指令cache的性能评估：使用实验的方法对路预测指令cache的性能进行评估，测试其预测精度、访问延迟、命中率等性能指标。

三、研究意义

路预测指令cache的设计与实现在理论与实践上都具有重要的意义。从理论上，它可以为指令预测技术的研究提供新的思路，并为相关研究

领域的进一步发展提供了有益的参考。从实践上，它可以帮助CPU提高

指令的执行效率，提升计算机系统的整体性能。

四、研究方法与步骤

1. 调研相关文献，了解当前路预测指令cache的最新研究进展和技

计算机系统结构实验

由valgrind程序生成），用以评估Cache模拟器的正确性 test-csim：测试程序，用以验证Cache模拟器在上述参考内存访问轨迹上
的正确性
3
实验数据与文件
内存访问轨迹文件
位于traces子目录中，用以评估Cache模拟器的正确性
记录了某Байду номын сангаас程序在运行过程中访问内存的序列及其参数（地址、大小等）
int hit_count = 0, miss_count = 0, eviction_count = 0; …… printSummary(hit_count, miss_count, eviction_count); return 0; }
每一数据装载(L)或存储 (S)操作可引发最多1次缓存缺失(miss)
csim.c编程要求：
模拟器必须在输入参数s、E、b设置为任意值时均能正确工作——即需要使用 malloc函数（而不是代码中固定大小的值）来为模拟器中数据结构分配存储空间。
由于实验仅关心数据Cache的性能，因此模拟器应忽略所有指令cache访问（即轨迹中“I”起始的行）
假设内存访问的地址总是正确对齐的，即一次内存访问从不跨越块的边界——因此可忽略访问轨迹中给出的访问请求大小
新数据插入到链表头部每当缓存命中（即缓存数据被访问），则
将数据移到链表头部当链表满的时候，将链表尾部的数据丢弃

操作系统存储管理实验报告

8 / 37
操作系统实验·报告
页式虚拟存储器实现的一个难点是设计页面调度（置换）算法，即将新页面调入内存时，如果内存中所有的物理页都已经分配出去，就要按某种策略来废弃某个页面，将其所占据的物理页释放出来，供新页面使用。页面替换算法主要用于如下几个地方： (1) 虚拟存储器中，主存页面（或程序段）的替换。 (2) Cache 中的块替换。 (3) 虚拟存储器的快慢表中，快表的替换。 (4) 虚拟存储器中，用户基地址寄存器的替换。在虚拟存储器中常用的页面替换算法有如下几种： (1) 最优替换算法，即 OPT 算法。上面介绍的几种页面替换算法主要是以主存储器中页面调度情况的历史信息为依据的，它假设将来主存储器中的页面调度情况与过去一段时间内主存储器中的页面调度情况是相同的。显然，这种假设不总是正确的。最好的算法应该是选择将来最久不被访问的页面作为被替换的页面，这种替换算法的命中率一定是最高的，它就是最优替换算法。要实现 OPT 算法，唯一的办法是让程序先执行一遍，记录下实际的页地址流情况。根据这个页地址流才能找出当前要被替换的页面。显然，这样做是不现实的。因此， OPT 算法只是一种理想化的算法，然而，它也是一种很有用的算法。实际上，经常把这种算法用来作为评价其它页面替换算法好坏的标准。在其它条件相同的情况下，哪一种页面替换算法的命中率与 OPT 算法最接近，那么，它就是一种比较好的页面替换算法。 (2) 先进先出算法，即 FIFO 算法（First-In First-Out algorithm）。这种算法选择最先调入主存储器的页面作为被替换的页面。它的优点是比较容易实现，能够利用主存储器中页面调度情况的历史信息，但是，没有反映程序的局部性。因为最先调入主存的页面，很可能也是经常要使用的页面。 (3) 最久没有使用算法，即 LRU 算法（Least Recently Used algorithm）。这种算法把近期最久没有被访问过的页面作为被替换的页面。它把 LFU 算法中要记录数量上的"多 "与"少"简化成判断"有"与"无"，因此，实现起来比较容易。 (4) 近期最少使用算法，即 LFU 算法（Least Frequently Used algorithm）。这种算法选择近期最少访问的页面作为被替换的页面。显然，这是一种非常合理的算法，因为到目前为止最少使用的页面，很可能也是将来最少访问的页面。该算法既充分利用了

cache的基本状态

Cache是计算机系统中常见的一种高速缓存存储器，它用于暂时存储经常访问的数据，以便快速访问。Cache的基本状态可以从多个角度来介绍：

1. 未命中状态，当CPU需要访问某个数据，而该数据并未在Cache中时，就会发生未命中状态。这时CPU需要从主内存中读取数据，这个过程会比从Cache中读取数据慢很多，因为主内存的访问速度远远低于Cache。

2. 命中状态，当CPU需要的数据已经在Cache中，那么CPU就可以直接从Cache中读取数据，这种情况称为命中状态。命中状态可以分为冷启动命中、冲突命中和命中。

3. 脏状态，当Cache中的数据被修改但是还没有被写回主内存时，就处于脏状态。这种情况下，如果该数据被再次访问，就需要先将脏数据写回主内存，然后再从主内存中读取新的数据。

4. 干净状态，与脏状态相对，干净状态表示Cache中的数据和主内存中的数据一致，没有被修改过。

5. 有效状态，表示Cache中的数据是有效的，可以被使用。

6. 无效状态，表示Cache中的数据是无效的，需要从主内存中重新读取。

总的来说，Cache的基本状态包括未命中状态、命中状态、脏状态、干净状态、有效状态和无效状态。这些状态在计算机系统中起着重要的作用，对系统的性能有着直接影响。因此，合理地管理和利用Cache的状态对于系统的性能优化至关重要。

计算机组成原理实验报告

湖南师范大学工程与设计学院

计算机组成原理实验报告

姓名：

年级：2014级

专业：计算机科学与技术

学号：**********

任课教师：***

开课时间：2015~2016学年第二学期

湖南师范大学工程与设计学院实验数据报告单

实验课程：计算机组成原理

实验题目：基本运算器实验

实验日期：2016年 6月13日

专业：计算机年级：2014级班级:五班姓名：

一.实验目的：1.了解运算器的组成结构

2.掌握运算器的工作原理

二..实验内容：

主要内容：该试验旨在了解运算器内部运算过程及组成结构，并能进行一些简单的数据运算。该实验通过一片CPLD来实现运算器部件的功能，在接好的实验电路上，用CMA软件将数据加载加入内存，最终实现通过设置CON单元的S3、S2、S1、S0以及时序T1、T2、T3、T4的不同值来实现不同的功能。

表现在：用S3、S2、S1、S0的不同值并配合CN的值来实现将寄存器A、寄存器B中的两个数进行逻辑运算、移位运算、算术运算，并且加上时间脉冲的加入，并且能够准确的实现值的输出。

结果体现在：用FC灯亮表示有进位，FZ灯亮表示零标志，D7…D0灯显示通过运算后得出来的值。

三.实验原理图：

图一（运算器原理图）

四.实验数据与分析：

0000：功能是F＝A（直通），因为A=65,所以F＝65,且没有进位，标志位也没有变化，所以FC=0,FZ=0. 0001: 功能是F=B （直通），因为A=A7,所以F＝A7,且没有进位，标志位也没有变化，所以FC=0,FZ=0. 0010: 功能是F＝AB,也就是A与B的逻辑与，所以F=25, 且没有进位，标志位也没有变化，所以FC=0,FZ=0. 0011：功能是F=A+B,也就是A与B的逻辑或，所以F=E7, 且没有进位，标志位也没有变化，所以FC=0,FZ=0. 0100: 功能是F=/A，

多Cache一致性——监听协议目录协议

多C a c h e一致性——

监听协议目录协议-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

实验七多Cache一致性——监听协议

7.1 实验目的

1.加深对多Cache一致性的理解；

2.进一步掌握解决多Cache一致性的监听协议的基本思想；

3.掌握在各种情况下，监听协议是如何工作的。能给出要进行什么样的操作以

及状态的变化情况。

7.2 实验平台

多Cache一致性监听协议模拟器，

《计算机系统结构实验教程》附书光盘中提供，清华大学出版社。

开发：程志强。

7.3 实验内容及步骤

首先要掌握该模拟器的使用方法。（见7.4节）

1. 对于以下访问序列，写出监听协议所进行的操作：

4.根据上述结果，画出相关的状态转换图。

C写5号单元

D读5号单元

7.4 监听协议模拟器使用方法

该模拟器模拟4个CPU（A、B、C、D）访存的工作过程。每个CPU中都有一个Cache，该Cache包含4个块，其块地址为0～3。集中共享存储器中有32个块，其块地址为0～31。每个块的状态用色块来表示，其中灰色表示“无效”状态，淡青色表示“共享”，橘红色表示“独占”。

对于每个CPU，可以指定所要进行的访问是读还是写（从列表中选），并在输入框中输入所要访问的主存块号，然后用鼠标点击在其右边的标有↓的按钮，模拟器就将开始演示该访问的工作过程。

该模拟器的主菜单有4个：配置，控制，统计，帮助。

1.配置

该菜单用于进行配置参数的显示与设置。你可以修改动画播放速度：把游标往右边拖拽可提高播放速度，往左边拖拽可降低播放速度。你还可以选择是否进行优化传块。优化传块是指当要访问的块在某个Cache中，且处于独占状态时，可以不用等该块写回主存后再从主存调块，而是可以直接将该块传送给发出访问请求的结点。

cache的基本状态

Cache的基本状态

在计算机科学领域中，缓存（Cache）是一种用于存储临时数据的高速存储器。它的存在加快了计算机的数据访问速度，提高了系统的性能。缓存的基本状态有三种：未命中（Miss）、命中（Hit）和失效（Invalid）。

当一个程序需要访问数据时，计算机首先会查找缓存中是否存在该数据。如果缓存中不存在所需数据，就会发生未命中状态。此时，计算机需要从主存（Main Memory）中加载所需数据到缓存中，并将其标记为有效。这个过程需要一定的时间，所以未命中状态会导致访问延迟。

一旦数据被加载到缓存中，当程序再次需要访问同一数据时，就会发生命中状态。此时，计算机可以直接从缓存中读取数据，而不需要再次访问主存。命中状态的发生极大地提高了数据的访问速度，减少了系统的延迟。

然而，缓存中的数据并不是永久保存的。当主存中的数据发生变化时，缓存中的数据就会失效。这种失效状态通常被称为脏（Dirty）状态。当程序再次需要访问失效的数据时，就会发生失效状态。此时，计算机需要将缓存中的数据写回主存，并从主存中重新加载最新的数据到缓存中。这个过程会导致一定的延迟，但是可以确保缓

存中的数据是最新的。

缓存的基本状态对计算机的性能有重要影响。经过优化的缓存系统可以减少未命中状态的发生，提高命中状态的频率，从而加快数据的访问速度。在实际应用中，缓存的大小、替换算法和写回策略等因素都会影响缓存的性能。因此，对于计算机系统的设计和优化来说，缓存的基本状态是一个重要的考虑因素。

通过了解缓存的基本状态，我们可以更好地理解计算机系统的运行原理，从而更好地设计和优化程序，提高系统的性能。在今天的计算机科学领域中，缓存仍然是一个研究热点，人们不断探索新的缓存技术和算法，以满足不断增长的计算需求。缓存的基本状态是我们理解这些新技术和算法的基础，也是我们提高计算机系统性能的关键。

cache实验报告

Cache实验报告

一、引言

计算机系统中的缓存（Cache）是一种用于提高数据访问速度的技术。通过在CPU与主存之间插入一个高速缓存存储器，可以减少CPU等待主存数据的时间，从而提高系统的整体性能。本实验旨在通过实际操作，深入了解并掌握Cache

的工作原理。

二、实验目的

1. 了解Cache的基本概念和工作原理；

2. 学习Cache的组织结构和映射方式；

3. 掌握Cache的读写操作流程；

4. 分析Cache的命中率和访问延迟。

三、实验环境

本实验使用Intel Core i7处理器和8GB内存的计算机。

四、实验步骤

1. 确定实验所需的Cache参数，包括Cache大小、Cache块大小和关联度等；

2. 设计并编写测试程序，用于模拟不同的内存访问模式；

3. 运行测试程序，并记录Cache的读写命中次数和访问延迟；

4. 分析实验结果，计算Cache的命中率和平均访问延迟。

五、实验结果与分析

1. Cache命中率

根据实验数据统计，我们可以计算出Cache的命中率。命中率是指在所有内存

访问中，Cache能够直接从Cache中读取数据的比例。通过调整Cache的大小

和关联度等参数，可以观察到命中率的变化。实验结果表明，增加Cache的大

小和提高关联度可以显著提高命中率。

2. 访问延迟

访问延迟是指从CPU发出内存读写请求到实际完成读写操作所需的时间。通过

实验测量，我们可以得到不同访问模式下的平均访问延迟。实验结果显示，随

着Cache大小的增加，访问延迟逐渐减少。这是因为Cache能够更快地响应CPU的读写请求，减少了CPU等待主存数据的时间。

多核处理器cache一致性技术综述

摘要：本文介绍了实现多核处理器cache一致性的基本实现技术，并分析了其存在的问题。根据存在的问题，介绍了几种最新的解决方案。

关键词：cache 一致性监听协议目录协议性能能耗

1 基本实现技术：

实现cache一致性的关键在于跟踪所有共享数据块的状态。目前广泛采用的有以下2种协议，它们分别使用不同的技术跟踪共享数据：

1.监听协议( Snooping)

处理器在私有的缓存中保存共享数据的复本。同时处理器对总线进行监听，如果总线上的请求与自己相关，则进行处理，否则忽略总线请求信号。

2.目录式(Directory based)

使用目录来存放各节点cache中共享数据的信息，把cache一致性请求只发给存放有相应数据块的节点，从而支持cache的一致性。

下面分别就监听协议和目录协议做简单的介绍：

1.1 监听协议

监听协议通过总线监听机制实现cache和共享内存之间的数据一致性。因为其可以通过内存的总线来查询cache的状态。所以监听协议是目前多核处理器主要采用的一致性技术。

监听协议有两种。一种称为写无效协议(write invalidate protocol) ，它在处理器写数据块之前通过总线广播使其它该数据的共享复本(主要存储在其它处理器的私有缓存中)变为无效，以保证该处理器能独占访问数据块，实现一致性。另一种称为写更新(write update) ，它在处理器写入数据块时更新该数据块所有的副本。

因为在基于总线的多核处理器中总线和内存带宽是最紧张的资源，而写无效协议不会给总线和内存带来太大的压力，所以目前处理器实现主要都是应用写无效协议。

cache的基本状态

Cache是计算机科学中的一个重要概念，它是一种高速存储器，用于临时存储经常被访问的数据，以提高计算机系统的性能。它的基本状态可以分为三种：未命中状态、命中状态和失效状态。

未命中状态指的是当计算机系统需要访问某个数据时，在cache中找不到该数据的情况。这时，系统需要从更慢的主存中读取数据，然后将数据存放在cache中，以供后续的访问使用。未命中状态可能是由于cache刚刚启动、被清空或者需要访问的数据之前没有被访问过导致的。

命中状态指的是当计算机系统需要访问某个数据时，在cache中找到了该数据的情况。这时，系统可以直接从cache中读取数据，而不需要访问主存，从而提高了访问速度。命中状态可能是由于该数据之前被访问过、被频繁访问或者刚刚从主存中读取到cache中导致的。

失效状态指的是当cache中存放的数据过期或者被修改后，该数据在cache中的副本就变得无效，此时需要将该数据从cache中移除。失效状态可能是由于该数据被其他程序修改、cache的替换算法将其移除或者cache空间不足导致的。当访问一个失效的数据时，系统会重新从主存中读取最新的数据，并更新到cache中。

总的来说，cache的基本状态包括未命中状态、命中状态和失效状

态。通过合理地利用cache，我们可以提高计算机系统的性能，加快数据的访问速度，提升用户体验。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和系统特点来设计和管理cache，以达到最佳的性能和效果。

实验报告答案

实验2：MIPS指令系统和MIPS体系结构

一.实验目的

（1）了解和熟悉指令级模拟器

（2）熟悉掌握MIPSsim模拟器的操作和使用方法

（3）熟悉MIPS指令系统及其特点，加深对MIPS指令操作语义的理解

（4）熟悉MIPS体系结构

二. 实验内容和步骤

首先要阅读MIPSsim模拟器的使用方法，然后了解MIPSsim的指令系统和汇编语言。（1）、启动MIPSsim（用鼠标双击）。

（2）、选择“配置”->“流水方式”选项，使模拟器工作在非流水方式。

（3）、参照使用说明，熟悉MIPSsim模拟器的操作和使用方法。

可以先载入一个样例程序（在本模拟器所在的文件夹下的“样例程序”文件夹中），然后分别以单步执行一条指令、执行多条指令、连续执行、设置断点等的方式运行程序，观察程序的执行情况，观察CPU中寄存器和存储器的内容的变化。

（4）、选择“文件”->“载入程序”选项，加载样例程序，然后查看“代码”窗口，查看程序所在的位置（起始地址为0x00000000）。

（5）、查看“寄存器”窗口PC寄存器的值：[PC]=0x00000000。

（6）、执行load和store指令，步骤如下：

1)单步执行一条指令（F7）。

2)下一条指令地址为0x00000004，是一条有 (有，无)符号载入字节 (字节，半字，字)指令。

3)单步执行一条指令（F7）。

4)查看R1的值，[R1]= 0xFFFFFFFFFFFFFF80 。

5)下一条指令地址为0x00000008，是一条有 (有，无)符号载入字 (字节，半字，字)指令。

6)单步执行1条指令。

计算机组成原理实验

３、要求仿真至少两种外部中断。外部中断也称硬件中断，是由 CPU 的外部中断请求信号触发的一种中断，分为不可屏蔽中断 NMI 和可屏蔽中断 INTR。不可屏蔽中断即使在关中断（IF=0）的请况下，CPU 也能在当前指令执行完毕后马上响应 NMI 上的中断请求。可屏蔽中断 INTR 受中断允许标志位 IF 的影响。
1、运算器由 ALU，状态寄存器，通用寄存器组成。 2、 ALU 能够进行加、减、乘、除等四则运算，与、或、非、异或等逻辑运算以及移
位求补等操作。其中乘除法要实现原码 1 位乘、补码 1 位乘（Booth）、原码加减交替除法、补码加减交替除法 4 种算法。选作原码/补码 2 位乘算法。 3、通用寄存器组用于保存参加运算的操作数和运算结果。 4、状态寄存器用于记录算术、逻辑运算的结果状态。程序设计中，这些状态通常用作条件转移指令的判断条件，所以又称为条件码寄存器。一般均设置如下几种状态位：零标志位（Z），负标志位（N），溢出标志位（v），仅为或借位标志（C）。【输入】从 ins_input.txt 读入。每行有一个操作码和两个操作数，用空格分开，操作数用原码表示。 e.g. Add 0.110111 1.101110 Sub 0.100111 0.101011 Mul 1.101110 0.110111 【输出】将运算过程和结果输入到 output.txt 例如： ori_onebit_times [x]ori=1.101110 [y]ori=0.110111 x*=0.101110 y*=0.110111 0.000000 110111 + 0.101110 -------------------------------0.101110 0.010111 0 11011 + 0.101110 -------------------------------1.000101 0 0.100010 10 1101 + 0.101110 -------------------------------1.010000 10 0.101000 010 110 0.010100 0010 11 + 0.101110 -------------------------------1.000010 0010 0.100001 00010 1 + 0.101110 --------------------------------

perflab实验详解

Perflab优化实验

【实验目的】

理解编译器，学习程序优化，从优化程序代码和程序执行速度两方面着手。

【实验原理】

通过循环展开、循环分块、cache友好、替换变量等手段来实现程序优化。

【实验内容】

将下载下来的kernels.c中的rotate、smooth函数进行优化。

一、rotate函数优化：

1. Naive_rotate

.原始代码

char naive_rotate_descr[] = "naive_rotate: Naive baseline implementation";

void naive_rotate(int dim, pixel *src, pixel *dst)

{

int i, j;

for (i = 0; i < dim; i++)

for (j = 0; j < dim; j++)

dst[RIDX(dim-1-j, i, dim)] = src[RIDX(i, j, dim)];

}

2.rotate1函数：

在这个改进里面，只是增加了一个tmp来存每一轮大循环下的dim-1-j，使得tmp可以被复用，如果没有tmp，那么每一次进行赋值时，都要计算dim-1-j，在循环数量不大时，该函数与原函数的速度比差不多，但是当测试数据开始增大时，速度比比较原函数上升明显。

3.rotate2函数

这个函数中，进行了循环分块，根据driver.c函数中给出的cache值，我将blocks=32，并且每次循环展开，并且采用第一个改进函数中的tmp进行复用，运行速度再一次提升。

rotate为第一个优化函数，rotate3为循环分块的优化结果，可以看到mean 值从11.5提升到了13.7。