计算机系统实验报告-高速缓冲器模拟.docxVIP

哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 计算机系统实验报告 2 - 实验报告 实 验（六） 题 目 Cachelab 高速缓冲器模拟　 专 业 计算机科学与技术 学　　 号 班　　 级 学 生 　　　 指 导 教 师 　 实 验 地 点 　 实 验 日 期 　　 计算机科学与技术学院 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 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 -  第1章 实验基本信息 1.1 实验目的 理解现代计算机系统存储器层级结构 掌握Cache的功能结构与访问控制策略 培养Linux下的性能测试方法与技巧 深入理解Cache组成结构对C程序性能的影响 1.2 实验环境与工具 1.2.1 硬件环境 X64 CPU；2GHz；2G RAM；256GHD Disk 以上 1.2.2 软件环境 Windows7 64位以上；VirtualBox/Vmware 11以上；Ubuntu 16.04 LTS 64位/优麒麟 64位； 1.2.3 开发工具 Visual Studio 2010 64位以上；TestStudio；Gprof;Valgrind等 1.3 实验预习 上实验课前，必须认真预习实验指导书（PPT或PDF） 了解实验的目的、实验环境与软硬件工具、实验操作步骤，复习与实验有关的理论知识。  第2章 实验预习 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） 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） 一级缓存大小：32KB，8路组相联，每块64字节 C(字节) S E B s e b 32768 64 8 64 6 3 6 二级缓存大小：256KB，4路组相联，每块64字节 C(字节) S E B s e b 262144 1024 4 64 10 2 6 三级缓存大小：8MB，16路组相联，每块64字节 C(字节) S E B s e b 8388608 8192 16 64 13 4 6 2.3写出各类Cache的读策略与写策略（5分） 2.3.1 读策略 缓存命中：直接从该层读取数据 缓存不命中：替换策略，其中“随机替换策略”会随机选择一个牺牲块；“最近最少被使用（LRU）替换策略”会选择那个最后被访问的时间距现在最远的块。 2.3.2 写策略 写命中： a. 直写，就是立即将已经缓存了的字的高速缓存块写回到紧接着的低一层中； b. 写回：尽可能地推迟更新，只有当替换算法要驱逐这个更新过的块时，才把它写到紧接着的低一层中。 写不命中： a. 写分配，加载相应的低一层中的块到高速缓存中，然后更新这个高速缓存块； b. 非写分配，避开高速缓存，直接把这个字写到低一层中。 直写高速缓存通常是非写分配的，写回高速缓存通常是写分配的。 2.4 写出用gprof进行性能分析的方法（5分 gprof是GNU profile工具，可以运行于linux、AIX、Sun等操作系统进行C、C++、Pascal、Fortran程序的性能分析，用于程序的性能优化以及程序瓶颈问题的查找和解决。通过分析应用程序运行时产生的“flat profile”