大連理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)-實(shí)驗(yàn)四

1、大連理工大學(xué) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 Cache性能分析學(xué) 院（系）： 電子信息與電氣工程學(xué)部 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 大連理工大學(xué)Dalian University of Technology實(shí)驗(yàn)四 Cache性能分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅?）加深對(duì)Cache的基本概念、基本組織結(jié)構(gòu)以及基本工作原理的理解。（2）掌握Cache容量、相聯(lián)度、塊大小對(duì)Cache性能的影響。（3）掌握降低Cache不命中率的各種方法以及這些方法對(duì)提高Cache性能的好處。（4）理解LRU與隨機(jī)法的基本思想以及它們對(duì)Cache性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)步驟與操作方法1、C

2、ache容量對(duì)不命中率的影響。 （1）啟動(dòng)MyCache。 （2）用鼠標(biāo)單擊“復(fù)位”按鈕，把各參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。 （3）選擇一個(gè)地址流文件。方法：選擇“訪問(wèn)地址”“地址流文件”選項(xiàng)，然后單擊“瀏覽”按鈕，從本模擬器所在文件夾下的“地址流”文件夾中選取。（4）選擇不同的Cache容量，包括2KB、4KB、8KB、16KB、32KB、64KB、128KB和256KB。分別執(zhí)行模擬器（單擊“執(zhí)行到底”按鈕即可執(zhí)行），然后在下表中記錄各種情況下的不命中率。表 不同容量下Cache的不命中率 （5）以容量為橫坐標(biāo)，畫出不命中率隨Cache容量變化而變化的曲線，并指明地址流文件名。（6）根據(jù)該模擬結(jié)果，你

3、能得出什么結(jié)論？答：隨著Cache容量的增大，不命中率降低，但是降低的幅度由較大差別，Cache容量足夠大以后，不命中率降到一定程度以后，降低效果不再明顯。2相聯(lián)度對(duì)不命中率的影響 （1）用鼠標(biāo)單擊“復(fù)位”按鈕，把各參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。此時(shí)的Cache容量為64KB。 （2）選擇一個(gè)地址流文件。 （3）選擇不同的Cache相聯(lián)度，包括2路、4路、8路、16路和32路。分別執(zhí)行模擬器，然后在下表中記錄各種情況下的不命中率。表 當(dāng)容量為64KB時(shí)，不同相聯(lián)度下Cache的不命中率（4）把Cache的容量設(shè)置為256KB，重復(fù)（3）的工作，并填寫下表。表 當(dāng)容量為256KB時(shí)，不同相聯(lián)度下Cache的

4、不命中率 （5）以相聯(lián)度為橫坐標(biāo)，畫出在64KB和256KB的情況下不命中率隨Cache相聯(lián)度變化而變化的曲線，并指明地址流文件名。（6）根據(jù)該模擬結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？答：增大相聯(lián)度在一定范圍內(nèi)同樣也能降低不命中率，不過(guò)對(duì)比不同Cache容量的兩個(gè)圖可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Cache容量足夠大時(shí)，其改善也變得越發(fā)不明顯了。3、Cache塊大小對(duì)不命中率的影響 （1）用鼠標(biāo)單擊“復(fù)位”按鈕，把各參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。 （2）選擇一個(gè)地址流文件。（3）選擇不同的Cache塊大小，包括16B、32B、64B、128B和256B。對(duì)于 Cache的各種容量，包括2KB、8KB、32KB、64KB、128KB和51

5、2KB。分別執(zhí)行模擬器，然后在下表中記錄各種情況下的不命中率。地址流文件名：all.din地址流文件名：cc1.din地址流文件名：eg.din地址流文件名：spice.din地址流文件名：tex.din（4）分析Cache塊大小對(duì)不命中率的影響。答：對(duì)于給定的Cache容量，當(dāng)塊大小開(kāi)始增加時(shí)，不命中率開(kāi)始下降，但是有些情況到后來(lái)反而上升了。說(shuō)明增加塊大小會(huì)產(chǎn)生雙重作用。4、替換算法對(duì)不命中率的影響 （1）用鼠標(biāo)單擊“復(fù)位”按鈕，把各參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值。 （2）選擇地址流文件all. din。（3）對(duì)于不同的替換算法、Cache容量和相聯(lián)度，分別執(zhí)行模擬器，然后在下中記錄各種情況下的不命中率。表 LRU和隨機(jī)替換法的不命中率的比較（4）分析不同的替換算法對(duì)Cache不命中率的影響。答：在cache容量較小時(shí)用LRU替換算法明顯比隨機(jī)算法