csapp-lab4 cachelab

最新推荐文章于 2024-05-26 09:49:45 发布

原创

最新推荐文章于 2024-05-26 09:49:45 发布 · 7.4k 阅读

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#缓存 #优化 #性能

本文通过Cache-Lab实验介绍缓存对C程序性能的影响。实验包括模拟缓存实现及矩阵转置优化，旨在降低miss数量。Part A涉及组相连缓存的数据结构设计及LRU策略实现；Part B探讨不同尺寸矩阵转置的优化策略，以适应给定缓存大小。

Cache-Lab: Understanding Cache Memories

该lab是为了帮助理解缓存对于c程序的性能影响，包括两部分：第一部分是写一个模拟缓存的c程序，第二部分是对于一个转置矩阵的函数进行优化来达到尽可能小的miss数量。

官网下载tar文件并解压tar xvf cachelab-handout.tar得到需要编辑的两个文件csim.c和trans.c以及其他文件。

Part A

首先需要定义缓存的数据结构，这里是组相连缓存，所以定义缓存行Cache_line，组成缓存组Cache_set，再组成缓存Cache，具体定义见下面的代码。

    #define ADDRESS_SIZE 64

    typedef struct {
        char valid_bit;
        unsigned long tag;
        int LRU_count;
    } Cache_line;

    typedef struct {
        Cache_line* lines;
    } Cache_set;

    typedef struct {
        int S;
        int E;
        Cache_set* sets;
    } Cache;

在考虑解析命令行选项，使用getopt库函数，具体用法可以参考这里。下面的主函数见文知意，后面的init_cache(s, E, b, &cache)和 cacheSimulator(s, E, b, file, isVerbose, &cache)分别代表初始化缓存数据结构（使用malloc分配内存）和缓存模拟。

int main(int argc, char *argv[]) {
    int s, E, b;
    char file[100];                                             /* 存储打开的文件名 */
    int isVerbose = 0;
    Cache cache;
    hit_count = miss_count = eviction_count = 0;

    int ch;
    while ((ch = getopt(argc, argv, "vs:E:b:t:")) != -1) {
        switch (ch) {
            case 'v':
                isVerbose = 1;
                break;
            case 's':
                s = atoi(optarg);
                break;
            case 'E':
                E = atoi(optarg);
                break;
            case 'b':
                b = atoi(optarg);
                break;
            case 't'