Cache命中率分析工具的使用(附源代码).docx

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1、题目：安装一种Cache命中率分析工具，并现场安装、演示。一、什么是CPU-CacheCPU缓存（CacheMemory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。高速缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为CPU运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可先缓存中调用，从而加快读取速度。CPU包含多个核心，每个核心又有独自的一级缓存（细分成代码缓存和数据缓存）

2、和二级缓存，各个核心之间共享三级缓存，并统一通过总线与内存进行交互。二、关于CacheLine整个Cache被分成多个Line，每个Line通常是32byte或64byte，CacheLine是Cache和内存交换数据的最小单位，每个CacheLine包含三个部分Valid：当前缓存是否有效Tag：对应的内存地址Block：缓存数据三、Cache命中率分析工具选择1、Linux平台：Valgrind分析工具；2、Windows平台如下：java的Jprofiler；C++的VisualStudio2010及以后的版本中自带profile工具；ApplicationVerifie

3、r；intelvtune等。四、选用Valgrind分析工具在Linux-Ubuntu14.04环境下实验1.Valgrind分析工具的常用命令功能：memcheck：检查程序中的内存问题，如泄漏、越界、非法指针等。callgrind：检测程序代码的运行时间和调用过程，以及分析程序性能。cachegrind：分析CPU的cache命中率、丢失率，用于进行代码优化。helgrind：用于检查多线程程序的竞态条件。massif：堆栈分析器，指示程序中使用了多少堆内存等信息。2.Valgrind分析工具的安装：使用Ubuntu统一安装命令：sudoapt-getinstallvalg

4、rind之后等待安装完成即可。安装界面如图（由于我已经安装了此工具，而且没有更新的版本，图上结果为无可用升级）。五、使用Valgrind分析工具测试程序的Cache命中率1．首先，编写两个C语言程序，主要使用对数组数据两种读写方式来测试Cache命中率的不同，同时根据程序做同一件事的运行时间来判断程序质量的好坏。代码如下：cache1.c:#include#include#include#defineMAXROW8000#defineMAXCOL8000intmain(){structtimevalstartTime,e

5、ndTime;floatTimeuse;inti,j;staticintx[MAXROW][MAXCOL];printf("Running!");gettimeofday(&startTime,NULL);for(i=0;i

6、euse/=;printf("Timeuse=%f",Timeuse);return0;}cache2.c:#include#include#include#defineMAXROW8000#defineMAXCOL8000intmain(){structtimevalstartTime,endTime;floatTimeuse;inti,j;staticintx[MAXROW][MAXCOL];printf("Running!");gettimeofday(&startTime,NULL);for(j=0;j<

7、MAXCOL;j++)for(i=0;i