计算机组成原理实验报告一

计算机组成原理

实验报告

学院（系）：软件学院

专业：java技术应用

班级：java1班

学号：1315925031

姓名：王浩

2015年10月17 日

实验1 Cache模拟器的实现

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它们对Cache性能的影响。

二．实验内容和步骤

1、启动CacheSim。

2、根据课本上的相关知识，进一步熟悉Cache的概念和工作机制。

3、依次输入以下参数：Cache容量、块容量、映射方式（1代表直接映射；2代表组相联映射；3代表全相联映射）、替换策略（1 代表先进先出方法；2 代表近期最少使用方法；3 代表最不经常使用方法）和写策略。

4、读取cache-traces.zip中的trace文件。

5、运行程序，观察cache的访问次数、读/写次数、平均命中率、读/写命中率。

思考：1、Cache的命中率与其容量大小有何关系？

2、Cache块大小对不命中率有何影响？

3、替换算法和相联度大小对不命中率有何影响？

实验结果分析：

1.改变cache容量和块大小对命中率的影响：

（1）改变块容量：

（2）改变cache容量：

F:\计算机组成原理实验指导书\Cache-traces\swim.trace 一：组相连映射（组中8块）

1：先进先出

2：LRU

3：随机

二：组相连映射（组中32块）1：先进先出

2：LRU

3：随机

三：组相连映射（组中64块）1：先进先出

2：LRU

3：随机

全相连映射：先进先出

全相连映射：近期最少使用

全相连映射：随机

组数Cac

he

容

量块

容

量

映射

方式

组

中

块

数

替

换

策

略

Cache

访问次

数

读次数写次数平均命中

率

读命中率写命中率

第一组4

KB

1

B

直接

映射

303193 220668 82525 88.879% 95.0967% 72.2533%

第二组4

KB

32B 直接

映射

303193 220668 82525 94.6671% 96.1861% 90.6053%

第三组4

KB

64B 直接

映射

303193 220668 82525 94.081% 94.4269% 93.156%

第四 4 128直接303193 220668 82525 92.549% 92.1434% 93.6334%

组KB B 映射

第五组64K

B

32B 直接

映射

303193 220668 82525 97.7707% 99.6166% 92.8349%

第六组128

KB

32B 直接

映射

303193 220668 82525 97.841% 99.6819% 92.9185%

第七组64K

B

32B 组相

连映

射

8 1 303193 220668 82525 12.7582% 9.77215% 20.7428%

第八组64K

B

32B 组相

连映

射

8 2 303193 220668 82525 97.8647% 99.7023% 92.9512%

第九组64K

B

32B 组相

连映

射

8 4 303193 220668 82525 97.7922% 99.6212% 92.9015%

第十组64K

B

32B 组相

连映

射

3

2

1 303193 220668 82525 14.4739% 11.2354% 23.1336%

第十一组64K

B

32B 组相

连映

射

3

2

2 30319

3 220668 82525 97.8657% 99.7036% 92.9512%

第十二组64K

B

32B 组相

连映

3

2

4 303193 220668 8252

5 97.7968% 99.623% 92.9137%

射

第十三组64K

B

32B 组相

连映

射

6

4

1 303193 220668 82525 16.8305% 12.6724% 27.9491%

第十四组64K

B

32B 组相

连映

射

6

4

2 30319

3 220668 82525 97.8657% 99.7036% 92.9512%

第十五组64K

B

32B 组相

连映

射

6

4

4 303193 220668 8252

5 97.7806% 99.6044% 92.904%

第十六组8

KB

64K

B

全相

连映

射

1 303193 220668 82525 36.4095% 30.816% 51.3663%

第十七组8

KB

64K

B

全相

连映

射

2 30319

3 220668 82525 98.6652% 99.598% 96.1709%

第十八组8

KB

64K

B

全相

连映

射

4 303193 220668 8252

5 98.0834% 98.9704% 95.7116%

结论：

1：当其他变量不变时，块数增大，平均命中率由高变低，读命中率