实验1 Cache性能分析
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
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：
(3)
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。
3 实验内容和步骤
3.1 Cache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，4 KB，8 KB，16 KB，32 KB，64 KB，128 KB和256 KB，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
(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
(6) 根据该模拟结果，能得出什么结论？
相同的地址流文件，Cache容量越大，Cache的不命中率越低，命中率越高，但当Cache 容量达到一定程度时，Cache的命中率将不变。
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。
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。
(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），然后再表1.2中记录各种情况下的不命中率。
地址流文件名：all.din
(4) 把Cache的容量设置为256KB，重复（3）步骤填表1.3。
(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。
并指令地址流文件名。
(6) 根据模拟结果，你能得出什么结论？
相同的地址流文件，当Cache的容量一致时，相联度越大，Cache的不命中率越低，命中率越高，但当相联度达到一定的程度时，Cache命中率不再变化。
当相联度相同时，Cache 不命中率越低，命中率越高，但当Cache容量达到一定程度时，Cache的命中率不再变化。
3.3 Cache块大小对不命中率的影响
(1) 单击“复位”按钮，将各参数设置为默认值。
(2) 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。
(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，8 KB，32 KB，128 KB和512 KB，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。
地址流文件名：all.din
(4) 分析Cache块大小对不命中率的影响。
相同的地址流文件，当Cache容量不变时，块的大小越大则Cache命中率越高，但当块的大小超过一定程度时，Cache的命中率会变小。
3.4 替换算法对不命中率的影响
(1) 单击“复位”按钮，将各参数设置为默认值。
(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7.5 LRU和随机算法的不命中率的比较
(4) 分析不同的替换算法对Cache不命中率的影响。
当Cache容量不变、相联度不变时，采用LRU算法的Cache命中率高于随机算法的Cache 命中率，但当Cache容量大到一定程度时，采用两种算法的Cache命中率一样。
4 实验总结与心得
本次实验，我通过使用Cache模拟器模拟了Cache的命中率的影响因素，通过控制变量的方法和多次的实验，我得出了课本上的结论。
让我对Cache命中率的分析有了更深入的理解和领悟。
本次实验对我学习相关的课程知识有着积极的作用。