实验四Cache性能分析.doc

实验四Cache性能分析实验目的1. 加深对Cache的基木概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解；2. 了解Cache的容量、相联度、块大小对Cache性能的影响；3. 掌握降低Cache失效率的各种方法，以及这些方法对Cache性能提高的好处;4. 理解Cache失效的产生原因以及Cache的三种失效；5. 理解LRU与随机法的基本思想，及它们对Cache性能的影响；实验平台SimpleScalar 模拟器实验内容及步骤1. 运行SimpleScalar模拟器；2. 在基本配置情况下运行程序（请指明所选的测试程序），统计Cache总失效次数、三种不 同种类的失效次数；3. 改变Cache容量（*2, *4, *8, *64）,运行程序（指明所选的测试程序）,统计各种失效 的次数，并分析Cache容量对Cache性能的影响；4. 改变Cache的相联度（1路，2路，4路，8路，64路），运行程序（指明所选的测试程 序），统计各种失效的次数，并分析相联度对Cache性能的影响；5. 改变Cache块大小（*2, *4, *8, *64）,运行程序（指明所选的测试程序）,统计各种失 效的次数，并分析Cache块大小对Cache性能的影响；6. 分别采用LRU与随机法，在不同的Cache容量、不同的相联度下，运行程序（指明所选 的测试程序）统计Cache总失效次数，计算失效率。

分析不同的替换算法对Cache性能 的影响预备知识1. SimpleScalar模拟器的相关知识详见相关的文档2. 复习和掌握教材中相应的内容（1） 可以从三个方面改进Cache的性能：降低失效率、减少失效开销、减少Cache命中 时间2） 按照产生失效的原因不同，可以把Cache失效分为三类：强制性失效（Compulsory miss）当第一次访问一个块时，该块不在Cache中，需从下一级存储器中调入Cache, 这就是强制性失效这种失效也称为冷启动失效或首次访问失效容量失效（Capacity miss）如果程序执行时所需的块不能全部调入Cache |>,则当某些块被替换后，若又 重新被访问，就会发生失效这种失效称为容量失效冲突失效（Conflict miss）在组相联或直•接映象Cache中，若太多的块映象到同一组（块）中，则会出现 该组中某个块被别的块替换(即使别的组或块有空闲位置)，然后又被重新访问的情 况这就是发生了冲突失效这种失效也称为碰撞失效(collision)或干扰失效(interference)o(3) 降低Cache失效率的方法：增加Cache块大小、提高相联度、Victim Cache＞伪相联 Cache、硬件预取技术、由编译器控制的预取和编译器优化。

4) 替换算法随机法：为了均匀使用一组中的各块，这种方法随机地选择被替换的块最近最少使用法LRU(Least Recently Used)：选择近期最少被访问的块作为被替 换的块但由于实现比较困难，现在实际上实现的LRU都只是选择最久没有被访M 过的块作为被替换的块测试程序gzip：Gzip_base.pisa.little: smred.log, mdred.log, lgred.log;Gzip_preak.pisa.little: smred.log/random/source, mdred.log/random/source, Igred.log/randoni/source;Gcc:ccl_base.pisa_little&ccl_peak.pisa_little: smred.c-iterate, mdred.reland, test.cccp;mesa:mesa_base.pisa_little&mesa_peak.pisa_little: Igred.in;mcf:mcf_base.pisa_little: smred, mdred;mcCpeak.pisa_little: smred, mdred, Igred每个测试程序所需时间大概是1()分钟，选择测试程序时注意从不同组中选择，以便使 得出的结果不会因为对单项有所侧重而有失偏颇。

每个人从中选出4~6个测试程序进行测试。