计算机系统结构课程试验报告试验一存贮层次模拟器

1、计算机系统结构课程实验报告实验一：存贮层次模拟器讣算机系统结构课程实验报告20122013 学年第1学期学生姓名：学生班级：2011179学生学号：2011179指导教师： 孙全红教研室：计算机系统结构教研室2012 年 10 月 23 0实验一:存贮层次模拟器一、实验目的与要求使学生清楚认识虚拟存贮层次结构，熟练掌握常用的儿种存储地址映象与变换 方法，以及FIFO、LRU等替换算法的工作全过程。要求用程序实现任意地址流在存储层次上的命中情况，实验结束后提交源程序 和实验说明书。二、实验内容在模拟器上实现在任意地址流下求出在cache 主存一辅存三层存贮层次上的 命中率。三、实验步骤1 （Ca

2、che-主存:映像方式可以选择全相联、直接映象、组相联方式；替换算法 一般使用LRU算法。2（要求Cache大小、主存容量、块大小以及组数等可以输入修改。3（求出命中率;显示替换的全过程;任选一种高级语言来做。4（要有简洁、易于操作的界面。四、程序源代码# include # include # include struct CacheStructint blocknum;int count;void All_LinkLRU(CacheStruct cs,int bottom, int streamf, int k, int result2020)int j二0, m=0, max二0, lo

3、cation=0, hitnum二0;coutendl;/cout主存访问块流 是否替换是否命中Cache 块存放情况，endl;for (int i=0;ik;i+)辻(jbottom) /Cache 块不满m=0;辻(j=0)csj. blocknum=streamLi:csj countO;resultjji=streami;/resultbottom!i=0;/resultbottom+lZ Li=0;不需要/*coutstreamLiZ;coutz/ 块失效tt;cout，z 未命中tt;for (int t=0:tbottom;t+)if(cst blocknum!=-l)cout

4、cst blocknum,;elsecout，z 空”；coutendl :*/j+;/ continue;elsewhile(mj & csmblocknum!=streamLi-)m+;csm count+;辻(m二二j)/已存在的未命中csj blocknum=streami;csj count二0;resultjZi=streami;/resultbottom!ij=0;/ result bottom+1 i=0;不需要 /*coutstreamli，/tt/，;cout块失效COUt，/ 未命中for (int t=0:tbottom;t+)if(cst blocknum!=-l)c

5、outcst blocknum,;elsecout，/ 空”；coutendl ;*/j+;/ continue;else/已存在的命中了hitnum+;csm count二0;m+;resultbottom+1i=0;/*coutstreamiCOUt，Z 无替换ttcout，/ 命中for (int t=0:tbottom;t+)if(cst blocknum!=-l)coutcst blocknum, ; elsecout，/ 空”；coutendl ;*/if (m!=j)while(mj)csm count+;m+;/ continue;else/Cache 块满了ni=O;max二

6、0; location二0;while(mmax)location=m;max=csm_. count;m+;if(m-bottom)/未命中，所有块计数器都已加1,resultbottom._i_二cs-location, blocknum;/* coutstreamZiZcout，z替换块z/cslocation. blocknum，tt，/;COUt，/ 未命中tt;*/csElocation. blocknum=streamli;csElocation. count二0;result location i=streamij;/* for (int t=0:tbottom;t+)if (

7、cst blocknum!=-l)coutcst blocknum,;elsecout，/ 空”；coutendl ;*/else/命中，resultbottom+lZi二0;/*coutstreamLiZCOUt，Z 无替换ttCOUt，Z 命中csm count=0:m+;if(m!=bottom)while(m!=bottom)m+;csm count+;/*for(int t=0;tbottom;t+)if(cst. blocknum!=1) coutcs t. blocknum， elsecout，/空”；coutendl ;*/hitnum+;辻(ikl)for(int r=0:r

8、bottom;r+) resultrJi+1二:resulti; cout，z块地址流”、for(int t=0;tk;t+) coutstreamt; coutendl，/t，/ ；for(t=0;t(bottom+2);t+)coutendl，/t，/ ；for (int s二0;sk;s+)if (tbottom)if (result t s=T)coutz，空t;elsecoutresult telse if(t=bottom)if (result t s !=-l)/块替换coutz，替换块result t st; elseif (result t+lj s !二-1)块命中COUt

9、，Z 无替换t；elsecout，/ 块失效t;elseif (result t s !二-1)/命中cout，/ 命中t;elsecout，z 未命中t;coutendl;coutendl;if (hitnum!=0)cout，/釆用全相联地址映射方式访问Cache的命中率为:，hitnum, / kendl;elsecout，/采用全相联地址映射方式访问Cache的命中率为：0，endl;void Direct_link(CacheStruct cs, int bottom, int stream, int k, int result2020)/ cut主存访问块流 是否替换 是否命中“C

10、ache块存放情况，endl:int location二T, hitnum二0, nFO;for(int i=0;ik;i+)location=streamLi%bottom;辻(cslocation, blocknum!二T)/若产生冲突if (csElocation blocknum二二streamli)/若命中resultbottom+lZi二0;/*coutstreaniitt;cout无替换COUt，Z命中tt;for(int t二0;“bottom;t+)if(cst blocknum!=-l)coutcst blocknum,;elseCOUt，/空”；coutendl ;*/h

11、itnum+;/continue;elseresultbottomij=cslocation blocknum;cout，/替换块，cslocation. blocknumtt;cout，/ 未命中tt;*/csElocation blocknum=streamLi;result location i二streami;/ csElocation count二0;/*for(int t=0;tbottom;t+)if(cst blocknum!=-l)coutcst blocknum,;elsecout，/ 空”；coutendl ;*/else/不产生冲突，仅是页面失效csElocation.

12、 blocknum=stream_i; resultlocationi二streami一； /* coutstreamFiZ，/tt/: cout，z 块失效tt;coutz，未命中tt;for(int t=0;tbottom;t+)if(cst. blocknum!=1)coutcs t. blocknum，elsecout，/ 空”；coutendl ;*/辻(ik-l)for(int r=0:rbottom;r+) resultrji+1二resultri;cout，z块地址流“；for(int t=0;tk;t+) coutstreamt t; coutendl，/t，/ ；for(t

13、=0;t(bottom+2);t+)coutendl，/t，/ ；for (int s二0;sk;s+)if (tbottom)if (result t s=T)coutz，空t;elsecoutresult telse if(t=bottom)if (result t s !二-1)/块替换coutz，替换块result t s; elseif (result t+1 s !=-l)/块命中cout，z 无替换t；elsecout，/ 块失效t;elseif (result t s !=1)/命中cout，/ 命中t;elsecout，z 未命中t;coutendl;coutendl;if

14、(hitnum!=0)cout，/釆用直接地址映射方式访问Cache的命中率为:，hitnum, / kendl;elsecout，/采用直接地址映射方式访问Cache的命中率为：0endl;void Grouplink(CacheStruct cs, int bottom, int streaml, int k, intGblock, int result20_20)/ cout主存访问块流 是否替换 是否命中Cache块存放情况，endl:int Cgroupnum=bottom/Gblock, Mgroupnum=0, location二T;int start=-l, end二T, ma

15、x=0, m=-l, f ind=0, hitnum=0;for(int i=0;ik;i+)Mgr oupnum= streami/Gblock;location=Mgroupnum%Cgroupnum;start=location*Gblock;end=start+Gblock-l;location二T;find=0;m=-l;max=0;/以下实现组内全相联for (int j=start;jmax)max=csjj. count;m=j;if (csj. blocknumstreamLi)break;if (j=end) /命中resultbottom+lZi二0;/*coutstre

16、amicout无替换ttcout，?命中csj. count二0;if(jend)j+；while(j=end)if(csj. blocknum!=1)csj. count+;j+；/* for (int t=0:tbottom;t+)if (cst blocknum!=-l)coutcst blocknum,;elsecout，/ 空”；coutendl ;*/hitnum+;else/未命中if (location!=-l)/Cache 有空余块result location i二streami;/*coutstreamli，tt/，;coutz/ 块失效tt;coutz/ 未命中tt;

17、*/csElocation blocknum=streamri；csElocation count=0;/*for(int t=0;tbottom;t+)if(cst blocknum!=-l)coutcst blocknum,;elsecout，/空”；coutendl ;*/else/替换resultbottomi二csm blocknum;/* coutstreamLil，/tt/，;coutz，替换块，csm. blocknum，tt，/;coutz，未命中tt; */csm blocknum=streamLi；csm count二0;resultm.ri=streami;/* for

18、(int t二0;“bottom;t+)if(cst blocknum!=-l)coutcst blocknum,;elseCOUt，/空”；coutendl :*/辻(ik-l)for(int r=0:rbottom;r+) resultrji+1二resultri;cout，z块地址流“；for(int t=0;tk;t+)coutstreamt t;coutendl，/t，/ ；for(t=0;t(bottom+2);t+)coutendl，/t，/ ；for(int s=0;sk;s+)if(t Mblocknum二0, Cblocknum二0, groupnum二0 ,k=0, ty

19、pe二T, t二T;char ch二y;while (ch= y I ! ch=- Y)system(cls);k二0;type二T;t二T;for(int i二0;i100;i+)csi. blocknum=-l;csi.count二0;cout，/请依次输入主存空间大小(MB), Cache空间大小(KB),分块大小(KB)：; cinMvolumnCvolumnBlockvolumn;/*问题改进：1.界面输入输出方式2. 容量之间的关系3.*/while(Mvolumn*1024)%Blockvolumn!=0 Cvolumn%Blockvolumn!=0)cout，z主存空间大小与C

20、ache空间大小应是块大小的整数倍；cout，/请依次输入主存空间大小(MB), Cache空间大小(KB),分块大小(KB): ”; cinMvolumnCvolumnBlockvolumn;Mblocknum二(Mvolumn*1024)/Blockvolumn;Cblocknum=Cvolumn/Blockvolumn;cout请输入CPU访问主存块流：(-1结束输入:r；cint;while(t!=-l)if(t=Mblocknum)/* COUt，Z输入的主存块地址号有误请重新输入:cint;while(t=Mblocknum j |t=T)if (t=l)break;elseCOU

21、t，Z输入的主存块地址号有误请重新输入:cint;if (t!=-l)streamk=t;k+;cint;*/COUt，Z已跳过输入错误的无效的块地址；cint;else streamkj=t;k+;cint;完成result数组的初始化for(i=0;i20;i+)for(int j=0;j20;j+)resultEiZ j二T;cout，z请输入地址映射方式：(1.全相联2.直接映射3.组相联)“；cintype;switch(type)case 1：All_LinkLRU(cs, Cblocknum, stream, k, result);break;case 2：Direct_link(cs, Cblocknum, stream, k, result) :break;case 3：cout，z请输入主存分组数:；cingroupnum;while(N!b 1 ocknum%groupnum!=0Cblocknum%(Mb 1 ocknum/groupnum) !=0)/输入的组数不能被整除coutz/输入主存分组数有误请依据主存与Cache分块数确定合适的分组数了；cingroupnum;Group_link(cs, Cblocknum, stream, k, 1