系统结构实验报告二.doc

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1、《计算机系统结构课内实验》实验报告班级：计算机01姓名：陈世阳学号：日期：2013.5.17一、实验目的及要求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.了解Cache的容量、相联度、块大小对Cache性能的影响；3.掌握降低Cache失效率的各种方法，以及这些方法对Cache性能提高的好处；4.理解Cache失效的产生原因以及Cache的三种失效；5.理解LRU与随机法的基本思想，及它们对Cache性能的影响；二、实验环境redhat虚拟机下SimpleScalar模拟器三、实验内容1.运行SimpleScalar模拟器；2.在基本配置情

2、况下运行程序（请指明所选的测试程序），统计Cache总失效次数、三种不同种类的失效次数；3.改变Cache容量（*2，*4，*8，*64），运行程序（指明所选的测试程序），统计各种失效的次数，并分析Cache容量对Cache性能的影响；4.改变Cache的相联度（1路，2路，4路，8路，64路），运行程序（指明所选的测试程序），统计各种失效的次数，并分析相联度对Cache性能的影响；5.改变Cache块大小（*2，*4，*8，*64），运行程序（指明所选的测试程序），统计各种失效的次数，并分析Cache块大小对Cache性能的影响；6.分别采用LRU与随机法，在不同的

3、Cache容量、不同的相联度下，运行程序（指明所选的测试程序）统计Cache总失效次数，计算失效率。分析不同的替换算法对Cache性能的影响。四、实验步骤1.启动虚拟机，载入redhat操作系统2.进入cd/roott/simplesacalar/目录3.继续进入simplesim-3.0目录：root@localhostsimplesacalar]#cdsimplesim-3.0/4.在当前目录下执行如下指令：[root@localhostsimplesim-3.0]#./sim-cache-cache:dl1dl1:256:32:2:1./tests-pisa/b

4、in.little/test-math其中dl1指定cache,256表示组数，32表示块大小，2表示相联度，l表示替换算法。组数，块大小，相联度都可以按需要进行设置。替换算法中，l表示LRU替换算法，r表示随机替换算法，f表示先进先出替换算法。5.改变步骤4中命令的4个参数，记录实验结果。6.修改命令如下：-cache:dl1dl1:256:32:2:l#l1datacacheconfig,//一级数据cache-cache:dl2ul2:1024:64:4:l#l2datacacheconfig,//二级数据cache-cache:il1il1:256:32:1:

5、l#l1instcacheconfig,//一级指令cache-cache:il2dl2#l2instructioncacheconfig,//二级指令cache-tlb:itlbitlb:16:4096:4:l#instructionTLBconfig,//指令快表-tlb:dtlbdtlb:32:4096:4:l#dataTLBconfig,//数据快表我们在实验中主要关注的是一级数据cache的性能变化，因此在以下的实验结果中，只展示出一级数据cache的相关指标。五、实验结果执行一次指令后的结果格式如下：执行的指令：root@localhostsimplesi

6、m-3.0]#./sim-cache-cache:dl1dl1:256:32:2:1./tests-pisa/bin.little/test-mathsim:**simulationstatistics**sim_num_insn#totalnumberofinstructionsexecutedsim_num_refs56902#totalnumberofloadsandstoresexecutedsim_elapsed_time1#totalsimulationtimeinsecondssim_inst_rate.0000#simulationspeed(inin

7、sts/sec)il1.accesses#totalnumberofaccessesil1.hits#totalnumberofhitsil1.misses23763#totalnumberofmissesil1.replacements23507#totalnumberofreplacementsil1.writebacks0#totalnumberofwritebacksil1.invalidations0#totalnumberofinvalidationsil1.miss_rate0.1112#missrate(i.e.,misses/ref