计算机系统结构实验报告 名 称 ： Cache 性能分析 学 院 ： 信息工程 * 名 ： * * 学 号 ： S****** 专 业： 计算机系统结构 年 级： 研 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. 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 Vmware 虚 拟 机 ， redhat 9.0 linux 操 作系统， SimpleScalar 模拟 器 实验步骤 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： ① 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。 ② 容量失效（Capacity miss） 如果程序执行时所需的块不能全部调入 Cache 中，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。 ③ 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...
