基于C语言实现的Cachelab高速缓冲器模拟实验

深碍√TFBOYSˉ_ 2023-10-15 20:22 110阅读 0赞

目 录

第1章 实验基本信息 - 3 -  
1.1 实验目的 - 3 -  
1.2 实验环境与工具 - 3 -  
1.2.1 硬件环境 - 3 -  
1.2.2 软件环境 - 3 -  
1.2.3 开发工具 - 3 -  
1.3 实验预习 - 3 -  
第2章 实验预习 - 4 -  
2.1 画出存储器层级结构，标识容量价格速度等指标变化（5分） - 4 -  
2.2用CPUZ等查看你的计算机Cache各参数，写出各级Cache的C S E B s e b（5分） - 4 -  
2.3写出各类Cache的读策略与写策略（5分） - 4 -  
2.4 写出用gprof进行性能分析的方法（5分） - 4 -  
2.5写出用Valgrind进行性能分析的方法（（5分） - 4 -  
第3章 Cache模拟与测试 - 5 -  
3.1 Cache模拟器设计 - 5 -  
3.2 矩阵转置设计 - 5 -  
第4章 总结 - 6 -  
4.1 请总结本次实验的收获 - 6 -  
4.2 请给出对本次实验内容的建议 - 6 -  
参考文献 - 7 -  
2.3写出各类Cache的读策略与写策略（5分）  
读策略：  
1、直接映射高速缓存中的组选择  
2、直接映射钙塑缓存中的行匹配  
3、直接映射高速缓存中的字选择  
4、直接映射高速缓存中不命中时的行替换  
5、运行中的直接映射高速缓存  
写策略：  
1、直写 就是立即将w（写命中）的的高速缓存块写回到紧接着的低一层中。  
2、写回 先只修改当前层的副本，只有当替换算法要驱逐这个更新过的块是，才把它写回到紧接着的第一层中

2.4 写出用gprof进行性能分析的方法（5分）  
在编译时 加上 –pg的参数  
先执行编译的函数后会产生一个gmon.out文件  
然后使用 gprof 可执行文件名 gmon.out  
就可以生成相关的信息

%time 函数以及衍生函数（函数内部再次调用的子函数）所占的总运行时间的百分比  
cumulative seconds 函数累计执行的时间  
self seconds 函数执行占用的时间  
calls 函数的调用次数  
self ms/call 每一次调用函数花费的时间microseconds，不包括衍生函数的运行时间  
total ms/call 每一次调用函数花费的时间microseconds，包括衍生函数的运行时间  
name 函数名称

/*
     * cachelab.c - Cache Lab helper functions
     */
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <assert.h>
    #include "cachelab.h"
    #include <time.h>
    
    trans_func_t func_list[MAX_TRANS_FUNCS];
    int func_counter = 0; 
    
    /* 
     * printSummary - Summarize the cache simulation statistics. Student cache simulators
     *                must call this function in order to be properly autograded. 
     */
    void printSummary(int hits, int misses, int evictions)
    {
        
        printf("hits:%d misses:%d evictions:%d\n", hits, misses, evictions);
        FILE* output_fp = fopen(".csim_results", "w");
        assert(output_fp);
        fprintf(output_fp, "%d %d %d\n", hits, misses, evictions);
        fclose(output_fp);
    }
    
    /* 
     * initMatrix - Initialize the given matrix 
     */
    void initMatrix(int M, int N, int A[N][M], int B[M][N])
    {
        
        int i, j;
        srand(time(NULL));
        for (i = 0; i < N; i++){
        
            for (j = 0; j < M; j++){
        
                // A[i][j] = i+j;  /* The matrix created this way is symmetric */
                A[i][j]=rand();
                B[j][i]=rand();
            }
        }
    }
    
    void randMatrix(int M, int N, int A[N][M]) {
        
        int i, j;
        srand(time(NULL));
        for (i = 0; i < N; i++){
        
            for (j = 0; j < M; j++){
        
                // A[i][j] = i+j;  /* The matrix created this way is symmetric */
                A[i][j]=rand();
            }
        }
    }
    
    /* 
     * correctTrans - baseline transpose function used to evaluate correctness 
     */
    void correctTrans(int M, int N, int A[N][M], int B[M][N])
    {
        
        int i, j, tmp;
        for (i = 0; i < N; i++){
        
            for (j = 0; j < M; j++){
        
                tmp = A[i][j];
                B[j][i] = tmp;
            }
        }    
    }
    
    
    
    /* 
     * registerTransFunction - Add the given trans function into your list
     *     of functions to be tested
     */
    void registerTransFunction(void (*trans)(int M, int N, int[N][M], int[M][N]), 
                               char* desc)
    {
        
        func_list[func_counter].func_ptr = trans;
        func_list[func_counter].description = desc;
        func_list[func_counter].correct = 0;
        func_list[func_counter].num_hits = 0;
        func_list[func_counter].num_misses = 0;
        func_list[func_counter].num_evictions =0;
        func_counter++;
    }

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