西安邮电大学Cache性能分析实验报告Word文档格式.docx
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实验日期:
5月20日
1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。
2实验平台
采用MyCache模拟器。
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,如下图所示:
MyCache-Cache模拟器
设置参数区
模拟结果显示区
执行控制区
(3)能够设置的参数包括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。
能够直接从列表中选择。
(4)访问地址能够选择来自地址流文件,也能够选择手动输入。
如果是前者,则能够经过单击“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。
执行得方式能够是单步,也能够选择一次执行结束。
如果选择手动输入,就能够在“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:
●访问总次数,总的不命中次数,总的不命中率。
●读指令操作的次数,其不命中次数及其不命中率。
●读数据操作的次数,其不命中次数及其不命中率。
●写数据操作的次数,其不命中次数及其不命中率。
●手动输入单次访问的相关信息。
3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1.1不同容量下Cache的不命中率
Cache容量
2
4
8
16
32
64
128
256
不命中率
9.87%
7.19%
4.48%
2.65%
1.42%
0.89%
0.60%
0.49%
(5)指明地址流文件名,以容量为横坐标,画出不命中率虽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?
未命中率受cache容量的变化而变化,cache容量越大,未命中率越低
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。
(3)选取不同的Cache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1.2容量为64KB时,不同相联度的不命中率
相联度
直接映像
0.53%
0.47%
0.45%
0.44%
(4)把Cache的容量设置为256KB,重复(3)步骤填表1.3。
表1.3容量为256KB时,不同相联度的不命中率
0.38%
0.36%
0.35%
(5)以相联度为横坐标,画出在64KB和256KB的情况下不命中率随Cache相联度变化而变化的曲线。
并指明地址流文件名。
(6)根据模拟结果,你能得出什么结论?
未命中率基本不受相联度的影响,当直接映像时与相联度为2,4,8,16,32时略有偏差。
3.3Cache块大小对不命中率的影响
(3)选择不同的Cache块大小,包括16B,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1.4各种块大小情况下Cache的不命中率
块大小(B)
512
12.02%
5.79%
1.86%
0.95%
0.71%
0.42%
9.36%
4.03%
1.20%
0.43%
0.27%
10.49%
4.60%
1.08%
0.20%
13.45%
5.35%
1.19%
0.34%
0.16%
(4)分析Cache块大小对不命中率的影响。
cache容量会影响未命中率,cache块大小也会影响未命中率,且当cache的块大小保持不变时,未命中率随cache容量的增大而减小,当保持cache的容量不变时,未命中率随cache块大小的增大而减小。
3.4替换算法对不命中率的影响
(2)选择地址流文件all.din。
(3)对于不同的替换算法、Cache容量和相联度,分别执行模拟器(单击“执行到底”按钮),在表1.5中记录各种情况下的不命中率。
表7.5LRU和随机算法的不命中率的比较
2路
4路
8路
LRU
随机算法
16KB
1.71%
2.07%
1.33%
1.81%
1.21%
2.03%
64KB
0.65%
0.59%
0.62%
256KB
0.40%
0.37%
1MB
(4)分析不同的替换算法对Cache不命中率的影响。
算法不同对不命中率有影响,在相联度和cache容量保持不变时,LRU算法的不命中率较随机算法不命中率低。
在cache容量不变时,相联度度增大,采用同一算法时cache不命中越低;
当相联度不变,cache容量增大时,采用同一算法时cache不命中率越低。
4实验总结与心得
经过本次实验我知道了Cache的不命中率受各方面因素影响,cache容量,cache块大小,以及所采用的算法等因素。
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