计算机系统结构实验-cache性能的分析.doc

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1、成绩：实验报告课程名称：计算机系统结构实验项目：Cache的性能分析小组成员：专业：计算机科学与技术班级：15-5学号：计算机科学与技术学院实验教学中心2017年5月26日实验项目名称：验证性实验一、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他们对Cache性能的影响。二、实验平台采用cache模拟器

2、MyCache。MyCache模拟器的使用方法：(1)双击MyCache.exe，启动模拟器。(2)系统打开操作界面，如下图1所示：图1Mycache操作页面(3)可以设置的参数包括Cache的容量、块大小、相联度、替换算法、预取策略、写策略、写不命中时的调块策略。可以直接从列表中选择。(4)访问地址可以选择来自地址流文件，也可以选择手动输入。如果是前者，则可以通过单击“浏览”按钮，从模拟器所在文件夹下的“地址流”文件夹中选取地址流文件（.din）文件，然后执行。执行得方式可以是单步，也可以选择一次执行结束。如果选择

3、手动输入，就可以在“执行控制”区域中输入块地址，然后单击“访问”按钮。系统会在界面的右边显示访问类型、地址、块号以及块内地址。(5)模拟结果包括：①访问总次数，总的不命中次数，总的不命中率。②读指令操作的次数，其不命中次数及其不命中率。③读数据操作的次数，其不命中次数及其不命中率。④写数据操作的次数，其不命中次数及其不命中率。⑤手动输入单次访问的相关信息。三、实验内容和步骤3.1Cache容量对不命中率的影响(1)启动MyCache。(2)单击“复位”按钮，将各参数设置为默认值。(3)选择一个地址流文件。具体方法：选

4、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”按钮就可执行），然后在表1.1中记录各种情况下的不命中率。地址流文件名：all.din表1不同容量下Cache的不命中率Cache容量248163264128256不命中率9.87%7.19%4.48%2.65%1.42%0.89%0.60%0.49%(5)指明地址流

5、文件名，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图图2不命中率随Cache容量变化而变化的曲线图(6)根据该模拟结果，能得出什么结论？随着cache容量的增大，不命中率不断减小。当cache容量达到一定值的时候，渐渐趋于平缓。3.2相联度对不命中率的影响(1)单击“复位”按钮，将各参数设置为默认值。此时的Cache容量为64KB。(2)选择一个地址流文件。具体方法：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)选取不同的Cach

6、e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），然后在表1.2中记录各种情况下的不命中率。表2容量为64KB不同相联度的不命中率相联度12481632不命中率0.89%0.53%0.47%0.45%0.44%0.44%地址流文件名：all.din(4)把Cache的容量设置为256KB，重复（3）步骤填表1.3。表3容量为256KB不同相联度的不命中率相联度12481632不命中率0.49%0.38%0.36%0.36%0.35%0.35%(5)以相联度为横坐标，画出

7、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图。图3不命中率随Cache相联度变化而变化的曲线图(6)根据模拟结果，你能得出什么结论？Cache容量相同，相连度越高，不命中率越低，Cache块大小对不命中率的影响越小。3.3Cache块大小对不命中率的影响(1)单击“复位”按钮，将各参数设置为默认值。(2)选择一个地址流文件。具体方法：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，

8、32B，64B，128B和256B。对于Cache的各种容量，包括2KB，8KB，32KB，128KB和512KB，分别执行模拟器（单击“执行到底”），然后在表1.4中记录各种情况下的不命中率。表4各种块大小情况下不同容量Cache的不命中率块大小（B）Cache容量28321285121612.02%5.79%1.86%0.95%0.71%3