计算机系统结构 实验四 Cache性能分析

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、实验硬、软件环境

   Windows计算机、Mycache算法模拟器

三、实验内容及步骤

1. 首先要掌握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：

（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：

a) 访问总次数，总的不命中次数，总的不命中率。

b) 读指令操作的次数，其不命中次数及其不命中率。

c) 读数据操作的次数，其不命中次数及其不命中率。

d) 写数据操作的次数，其不命中次数及其不命中率。

e) 手动输入单次访问的相关信息。

2. 设计方法降低Cache不命中率

方法一：探究Cache容量对不命中率的影响

（1）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”按钮即可执行），然后在表4.1中记录各种情况下的不命中率.

表4.1 不同容量下Cache的不命中率

Cache容量（KB）	2	4	8	16	32	64	128	256
不命中率	9.78%	7.19%	4.48%	2.65%	1.42%	0.89%