实验6Cache性能分析
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实验6 Cache 性能分析
6.1 实验目的
1. 加深对Cache 的基本概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解；
2. 掌握Cache 的容量、相联度、块大小对Cache 性能的影响；
3. 掌握降低Cache 不命中率的各种方法，以及这些方法对Cache 性能提高的好处；
4. 理解LRU 与随机法的基本思想以及它们对Cache 性能的影响；
6.2 实验平台
实验平台采用Cache 模拟器My Cache 。
6.3 实验内容及步骤
首先要掌握My Cache 模拟器的使用方法。 6.3.1 Cache 的容量对不命中率的影响 1. 启动MyCache 模拟器。
2. 用鼠标单击“复位”按钮，把各参数设置为默认值。
3. 选择一个地址流文件。方法：选择“访问地址”→“地址流文件”选项，然后单击“浏
览”按钮，从本模拟器所在的文件夹下的“地址流”文件夹中选取。
4. 选择不同的Cache 容量，包括2KB 、4KB 、8KB 、16KB 、32KB 、64KB 、128KB 和256KB 。分
别执行模拟器（单击“执行到底”按钮即可执行），然后在表5.1中记录各种情况下的不命中率。
地址流文件名： E:\cjh\系统结构模拟器\MyCache 模拟器\地址流\all.din 5. 以容量为横坐标，画出不命中率随Cache 容量变化而变化的曲线，并指明地址流文件名。
不命中率随Cache容量变化图
0.00%
2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%2
4
8
16
32
64
128
Cache容量（KB）
不命中率
6据结果，你能得出什么结论？
6.3.2 相联度对不命中率的影响
1. 用鼠标单击“复位”按钮，把各参数设置为默认值。此时的Cache 的容量为64KB 。
2. 选择一个地址流文件。方法：选择“访问地址”→“地址流文件”选项，然后单击“浏
览”按钮，从本模拟器所在的文件夹下的“地址流”文件夹中选取。
3. 选择不同的Cache 相联度，包括直接映像、2路、4路、8路、16路和32路。分别执行
模拟器（单击“执行到底”按钮即可执行），然后在表5.2中记录各种情况下的不命中
率。
地址流文件名： E:\cjh\系统结构模拟器\MyCache 模拟器\地址流\cc1.din 4. 把Cache 的容量设置为256KB ，重复3的工作，并填写表5.3。
5. 以相联度为横坐标，画出在64KB 和256KB 的情况下不命中率随Cache 相联度变化而变
化的曲线，并指明地址流文件名。
Cache 容量为64K 时
:
不同相联度下Cache的不命中率
0.00%
0.50%1.00%1.50%2.00%2.50%1
2
48
16
相联度
不命中率
Cache 容量为256K 时:
不同相联度下Cache的不命中率
0.00%
0.20%0.40%0.60%0.80%1.00%1.20%1
2
48
16
相联度
不命中率
6. 根据该模拟结果，你能得出什么结论？
7.
当cache 容量一定时，不命中率先是随着相联度地增加而减小的的，但增加到一定程度后，不命中率不会再降低。
当相联度相同，相联度较小时，cache容量越大不命中率就越低，但当相联度到达一定
程度时，再增大cache容量就没有任何意义
6.3.3 Cache块大小对不命中率的影响
1.用鼠标单击“复位”按钮，把各参数设置为默认值。
2.选择一个地址流文件。方法：选择“访问地址”→“地址流文件”选项，然后单击“浏
览”按钮，从本模拟器所在的文件夹下的“地址流”文件夹中选取。
3.选择不同的Cache块大小，包括16B、32B、64B、128B、和256B。对于Cache的各种容
量，包括2KB、8KB、32KB、128KB和256KB。分别执行模拟器（单击“执行到底”按钮
即可执行），然后在表5.4中记录各种情况下的不命中率。
地址流文件名： E:\cjh\系统结构模拟器\MyCache模拟器\地址流\eg.din 4.分析Cache块大小对不命中率的影响。
6.3.4 替换算法对不命中率的影响
1.用鼠标单击“复位”按钮，把各参数设置为默认值。
2.选择地址流文件all.din。方法：选择“访问地址”→“地址流文件”选项，然后单击“浏
览”按钮，从本模拟器所在的文件夹下的“地址流”文件夹中选取。
3.对于不同的替换算法、Cache容量和相联度，分别执行模拟器（单击“执行到底”按钮即
可执行），然后在表5.5中记录各种情况下的不命中率。
4.分析不同的替换算法对不命中率的影响。
1)LRU和随机算法的不命中率随着相联度的增加而减少且随着cache容量的增加而减少；
2)在相联度相同，cache容量相同时，使用LRU替换算法的不命中率比随机算法的不命中
率小；
3)当cache容量增大到一定程度，相联度达到一定程度时，不命中率不会再降低，且与算
法的选择关系不大。