计算机组成原理作业

计算机组成原理

实验报告

学院（系）：软件

专业：软工JAVA

班级：一班

学号：1415925062

姓名：陈弈山

年月日

实验1 Cache模拟器的实现

一.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提高Cache性能的好处。

(4)理解LRU与随机法的基本思想以及它们对Cache性能的影响。

二、实验内容和步骤

1、启动CacheSim。

2、对CacheSim的压缩包进行解压，打开CacheSim.exe,出现下面的运行黑框。

4、读取cache-traces.zip中的trace文件。

5、运行程序，观察cache的访问次数、读/写次数、平均命中率、读/写命中率。在gcc.trace中的数据比较块容量与命中率的关系

三、实验方法

通过控制变量法，保持其他变量不变，只改变想要测试的变量的大小，来分析其对结果的影响。

1.通过实验看cache容量对C PU命中率的影响

Cache = 8K

cache容量= 16KB

cache容量= 64KB

2.通过实验看块容量对C PU命中率的影响

块容量= 8 B

块容量= 16 B

块容量= 32 B

块容量= 64 B

3.替换策略对命中率影响数据分析

4.映射方式对命中率的影响：

数据举例其一：

5.分析数据：

1、Cache的命中率与其容量的关系：

Cache 的容量与块长是影响cache效率的重要因素；

Cache 容量越大，其CPU命中率就越高，当然容量过大，增加成本，而且cache容量达到一定值时，命中率已不因容量的增加而又明显的提高

2、Cache块大小对命中率的影响:

Cache 当块由小到大，在已被访问字的附近，近期也可能访问，增大块长，可将更多有用字存入缓存，提高命中率；但是继续增大块长，命中率可能下降，因为所装入缓存的有用数据反而少于被替换掉的有用数据，由于块长增大，块数减少，装入新的块要覆盖旧块，很可能出现少数块刚装入就被覆盖，故命中率会下降

3、替换算法和相联度大小对不命中率有何影响？

替换算法中:LRU算法的平均命中率比FIFO的高

LRU算法比较好地利用访存局部性原理，替换出近期用得最少的字块，它需要随时记录cache 各个字块使用情况。FIFO不需要记录各个字块的使用情况，比较容易实现开销小，但是没有根据访存的局部性原理，最早调入的信息可能以后还要用到，或经常用到例如循环程序；Cache 容量一定时，随着相联度的不断增加，不命中率渐渐减小，但是当相连度增加到一定程度时，不命中率保持不变

四.实验心得：

实验所需要的知识点是高速缓冲存储器第四章的基础内容，对实验所需要的重点名词，进行了理解；命中率，访问效率，平均访问时间例题进行了理解，从而分析了Cache容量，相关度，块大小，替换算法对命中率的影响。