搜索
体系结构实验报告实验目的通过程序，模拟cache存储过程，并通过控制变量法模拟分析Cache性能实验步骤：我们要通过老师所给程序进行模拟，并通过操作系统试验中老师所给算法生成出project.txt，并通过project.txt里面的数据来模拟程序的局部性等特性。一、实验结果1、比较关联方式，控制blockSize,CacheSize不变：（1）、Direct_mapped：(2)、Set_associate:(3)、Fully_associate通过上述三个比较可以看出，各种映射有自己的优点。但是不难看出，增大关联度会减小missrate，但是增加到一定程度又会有抑制作用。2.比较Cache大小对于性能的影响。（1）、Direct_mapped，Cache容量为64时：（2）、Direct_mapped，Cache容量为128时：（3）、Direct_mapped，Cache容量为256时：对比实验结果，不难发现，随着Cache容量的增加，Cache的命中率一直在提升。分析原因发现，虽然Cache容量大了，但并不等于其预存的内容增多，所以命中率会上升。3、比较Cache大小对于性能的影响。（1）、Direct_mapped，关联度为1时：（2）、Direct_mapped，关联度为2时：（3）、Direct_mapped，关联度为4时：（4）、Direct_mapped，关联度为8时：（5）、Direct_mapped，关联度为16时：可以看出，随着关联度的提高，命中率也有所增加。4、比较blockNumber对于Cache性能影响。（1）、Direct_mapped，blocknumber为1时：（2）、Direct_mapped，blocknumber为2时：（1）、Direct_mapped，blocknumber为4时：通过以上三组数据不难看出，当blocknumber增加时，命中率明显增高了。分析原因可知，这是由于程序局部性原理所造成的，当一次性多拿些附近的数据，会有效的预测为下次用到的。通过程序可以看出，这种方法会增加程序运行时间。习题：利用Cache模拟器CacheSimulator程序分析解决：ThefollowingCprogramisrun(withnooptimizations)onamachinewithacachethathasfour-word(16-byte)blocksandholds256bytesofdata:inti,j,c,stride,array[256];…for(i=0;i10000;i++)for(j=0;j256;j=j+stride)c=array[j]+5;ifweconsideronlythecacheactivitygeneratedbyreferencestothearrayandweassumethatintegersarewords,whatistheexpectedmissratewhenthecacheisdirect-mappedandstride=132?Howaboutifstride=131?Wouldeitherofthesechangeifthecacheweretwo-waysetassociative?截取实验结果屏幕，分析实验结果，写出实验报告和实验心得。1、当stride=132时：Cache容量大小为256B，每个块大小为16B，所以Cacheblocks一共有16个。当访问array[0]和array[132]时，分别映射到Cacheblock第0个和第1个块，因为(132/4)mod16=1。所以当第一次方位array[0]时，它会产生一次miss,并将其从memory中取出放入cache，第一次访问array[132]时也会产生一次miss，并将其从memory中取出放入cache。以后访问时都可从cache中找到，所以不论访问几次，都是2个miss。1、当stride=131时：分析：Cache容量大小为256B，每个块大小为16B，所以Cacheblocks一共有16个。当访问array[0]和array[132]时，都将映射到Cacheblock第0个块，因为(132/4)mod16=0。所以当第一次方位array[0]时，它会产生一次miss,将其从memory中取出存入cache，而当其第一次访问array[131]时又产生一次miss，又将memory中的存入到cache中，所以之后每次都会miss。实验总结：通过此次实验，让我对Cache的原理有了更深的理解。Cache性能的影响是综合性的，其大小，关联度，块大小都可能影响着其最终性能。但是同时我们还发现这几种映射每个都有自己的优缺点，最终我们要通过实验证明权衡最好的组合。