实验4

计算机系统结构实验报告班级1班实验日期4.11实验成绩姓名学号实验名称Cache性能分析实验目的、要求实验目的：（1）加深对Cache的基本概念呢、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性能的影响实验内容、步骤及结果（1）简单设计实验，理解Cache预取Cache预取的思想：发生指令不命中是取两个块：被请求指令块和顺序的下一个指令块。被请求指令块返回时放入Cache，而预取的指令块则放在缓冲器中；如果某次Cache访问不命中，而相应的指令块正好在缓冲器里，则取消对存储器的访问，直接从缓冲器中读取这一块，同时发出对下一指令块的预取访问请求。设计实验模拟Cache的预取：手动输入以下地址序列，分别使用预取和不预取的方法执行，观察记录命中情况。实验结果如下（不过由于MyCache模拟器计算不命中率时认为在缓冲器中命中认为是访问了两次，其中一次为不命中，后一次为命中）：地址序列不预取预取0不命中不命中31命中命中32不命中命中63命中命中64不命中不命中70命中命中预取能够降低不命中率，提高性能。（2）思考题Intel酷睿i5-2430MCPU双核三级缓存一级缓存：64KB*2内核独享分离式32KBData32KBInstruction二级缓存：256KB*2内核独享混合Cache三级缓存：3MB内核共享混合CacheAMDAthlon64X2CPU双核二级缓存一级缓存：128KB*2内核独享分离式64KBData64KBInstruction二级缓存：1MB内核独享混合Cache（3）探究性实验(Cache的友好性)次数改进前（ms）改进后（ms）1918931522917333193996433864105883631598803895总结通过预取、分块等技术可以减少平均访问时间，提高CPU的性能。附录publicclassDemo1{/***@paramargs*/publicstaticvoidmain(String[]args){//TODOAuto-generatedmethodstubintn=1000;int[][]a=newint[n][n];int[][]b=newint[n][n];longstartTime;longendTime;for(inti=0;in;i++){for(intj=0;jn;j++){a[i][j]=i+j;b[i][j]=i+j;}}startTime=System.currentTimeMillis();calMatrix1(a,b,n);endTime=System.currentTimeMillis();System.out.println(endTime-startTime);startTime=System.currentTimeMillis();calMatrix2(a,b,n);endTime=System.currentTimeMillis();System.out.println(endTime-startTime);}publicstaticint[][]calMatrix1(inta[][],intb[][],intn){int[][]c=newint[n][n];for(inti=0;in;i++){for(intj=0;jn;j++){for(intk=0;kn;k++){c[i][j]+=a[i][k]*b[k][j];}}}returnc;}publicstaticint[][]calMatrix2(inta[][],intb[][],intn){int[][]c=newint[n][n];intB=500;for(intjj=0;jjn;jj=jj+B){for(intkk=0;kkn;kk=kk+B){for(inti=0;in;i++){for(intj=jj;jmin(kk+B,n);j=j+1){intr=0;for(intk=kk;kmin(kk+B,n);k=k+1){r=r+a[i][k]*b[k][j];}c[i][j]=r;}}}}returnc;}publicstaticintmin(inta,intb){if(ab)returnb;elsereturna;}}