计算机系统结构课程实验报告实验一：存贮层次模拟器(共28页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上计算机系统结构课程实验报告实验一：存贮层次模拟器计算机系统结构课程 实 验 报 告 20122013 学年 第 1 学期 学 生 姓 名: 学 生 班 级: 学 生 学 号: 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日 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，熟练掌握常用的几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

2、主存辅存三层存贮层次上的命中率。 三、实验步骤 1(Cache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 CacheStruct int blocknum; int count; ; void All_LinkLRU(CacheStruct cs,int bottom,int stream,int k,int re

3、sult2020) int j=0,m=0,max=0,location=0,hitnum=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+) if(jbottom)/Cache块不满 m=0; if(j=0) csj.blocknum=streami; csj.count=0; resultji=streami; /resultbottomi=0; /resultbottom+1i=0;不需要 /*coutstreamitt; cout块失效tt; cout未命中tt; for(int t=0;tbott

4、om;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; else cout空 ; coutendl;*/ j+; / continue; else while(mj & csm.blocknum!=streami) csm.count+; m+; if(m=j)/已存在的未命中 csj.blocknum=streami; csj.count=0; resultji=streami; /resultbottomi=0; / resultbottom+1i=0;不需要 /*coutstreamitt; cout块失效tt; cout未命中tt; for(int

5、 t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; else cout空 ; coutendl;*/ j+; / continue; else/已存在的命中了 csm.count=0; m+; resultbottom+1i=0; /*coutstreamitt; cout无替换tt; cout命中tt; for(int t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; else cout空 ; coutendl;*/ if(m!=j) while(mj) csm.cou

6、nt+; m+; hitnum+; / continue; else/Cache块满了 m=0;max=0;location=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， resultbottomi=cslocation.blocknum; /*coutstreamitt; cout替换块cslocation.blocknumtt; cout未命中tt;*/ cslocation.blocknum=streami; cslocation.count=0; resultlocationi=st

7、reami; /* for(int t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; else cout空 ; coutendl;*/ else/命中， resultbottom+1i=0; /*coutstreamitt; cout无替换tt; cout命中tt;*/ csm.count=0; m+; if(m!=bottom) while(m!=bottom) csm.count+; m+; /*for(int t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; els

8、e cout空 ; coutendl;*/ hitnum+; if(ik-1) for(int r=0;rbottom;r+) resultri+1=resultri; cout块地址流 ; for(int t=0;tk;t+) coutstreamtt; coutendlt; for(t=0;t(bottom+2);t+) coutendlt; for(int s=0;sk;s+) if(tbottom) if(resultts=-1) cout空t; else coutresulttst; else if(t=bottom) if(resultts!=-1)/块替换 cout替换块resu

9、lttst; else if(resultt+1s!=-1)/块命中 cout无替换t; else cout块失效t; else if(resultts!=-1)/命中 cout命中t; else cout未命中t; coutendl; coutendl; if(hitnum!=0) cout采用全相联地址映射方式访问Cache的命中率为:hitnum/kendl; else cout采用全相联地址映射方式访问Cache的命中率为:0endl; void Direct_link(CacheStruct cs,int bottom,int stream,int k,int result2020)

10、 / cout主存访问块流 是否替换 是否命中 Cache块存放情况endl; int location=-1,hitnum=0,m=0; for(int i=0;ik;i+) location=streami%bottom; if(cslocation.blocknum!=-1)/若产生冲突 if(cslocation.blocknum=streami)/若命中 resultbottom+1i=0; /*coutstreamitt; cout无替换tt; cout命中tt; for(int t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blockn

11、um ; else cout空 ; coutendl;*/ hitnum+; /continue; else resultbottomi=cslocation.blocknum; /* coutstreamitt; cout替换块cslocation.blocknumtt; cout未命中tt; */ cslocation.blocknum=streami; resultlocationi=streami; / cslocation.count=0; /*for(int t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; else c

12、out空 ; coutendl;*/ else/不产生冲突，仅是页面失效 cslocation.blocknum=streami; resultlocationi=streami; /* coutstreamitt; cout块失效tt; cout未命中tt; for(int t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; else cout空 ; coutendl;*/ if(ik-1) for(int r=0;rbottom;r+) resultri+1=resultri; cout块地址流 ; for(int t=0;tk;

13、t+) coutstreamtt; coutendlt; for(t=0;t(bottom+2);t+) coutendlt; for(int s=0;sk;s+) if(tbottom) if(resultts=-1) cout空t; else coutresulttst; else if(t=bottom) if(resultts!=-1)/块替换 cout替换块resulttst; else if(resultt+1s!=-1)/块命中 cout无替换t; else cout块失效t; else if(resultts!=-1)/命中 cout命中t; else cout未命中t; co

14、utendl; coutendl; if(hitnum!=0) cout采用直接地址映射方式访问Cache的命中率为:hitnum/kendl; else cout采用直接地址映射方式访问Cache的命中率为:0endl; void Group_link(CacheStruct cs,int bottom,int stream,int k,int Gblock,int result2020) / 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=-1; int start=

15、-1,end=-1,max=0,m=-1,find=0,hitnum=0; for(int i=0;ik;i+) Mgroupnum=streami/Gblock; location=Mgroupnum%Cgroupnum; start=location*Gblock; end=start+Gblock-1; location=-1; find=0; m=-1; max=0; /以下实现组内全相联 for(int j=start;jmax) max=csj.count; m=j; if(csj.blocknum=streami) break; if(j=end)/命中 resultbottom

16、+1i=0; /*coutstreamitt; cout无替换tt; cout命中tt;*/ csj.count=0; if(jend) j+; while(j=end) if(csj.blocknum!=-1) csj.count+; j+; /* for(int t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; else cout空 ; coutendl;*/ hitnum+; else/未命中 if(location!=-1)/Cache有空余块 resultlocationi=streami; /*coutstreamitt

17、; cout块失效tt; cout未命中tt;*/ cslocation.blocknum=streami; cslocation.count=0; /*for(int t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; else cout空 ; coutendl;*/ else/替换 resultbottomi=csm.blocknum; /* coutstreamitt; cout替换块csm.blocknumtt; cout未命中tt;*/ csm.blocknum=streami; csm.count=0; resultmi=

18、streami; /* for(int t=0;tbottom;t+) if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum ; else cout空 ; coutendl;*/ if(ik-1) for(int r=0;rbottom;r+) resultri+1=resultri; cout块地址流 ; for(int t=0;tk;t+) coutstreamtt; coutendlt; for(t=0;t(bottom+2);t+) coutendlt; for(int s=0;sk;s+) if(tbottom) if(resultts=-1) cout空t;

19、else coutresulttst; else if(t=bottom) if(resultts!=-1)/块替换 cout替换块resulttst; else if(resultt+1s!=-1)/块命中 cout无替换t; else cout块失效t; else if(resultts!=-1)/命中 cout命中t; else cout未命中t; coutendl; coutendl; if(hitnum!=0) cout采用组相联地址映射方式访问Cache的命中率为:hitnum/kendl; else cout采用组相联地址映射方式访问Cache的命中率为:0endl; void

20、main() CacheStruct cs100; int result2020; int stream100; int Cvolumn=0,Mvolumn=0,Blockvolumn=0,Mblocknum=0,Cblocknum=0,groupnum=0,k=0,type=-1,t=-1; char ch=y; while(ch=y|ch=Y) system(cls); k=0;type=-1;t=-1; for(int i=0;i100;i+) csi.blocknum=-1; csi.count=0; coutMvolumnCvolumnBlockvolumn; /* 问题改进:1.界

21、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主存空间大小与Cache空间大小应是块大小的整数倍; coutMvolumnCvolumnBlockvolumn; Mblocknum=(Mvolumn*1024)/Blockvolumn; Cblocknum=Cvolumn/Blockvolumn; coutt; while(t!=-1) if(t=Mblocknum) /* coutt; while(t=Mblocknum |t=-1) if(t=-1) brea

22、k; else coutt; if(t!=-1) streamk=t; k+; cint; */ coutt; else streamk=t; k+; cint; /完成result数组的初始化 for(i=0;i20;i+) for(int j=0;j20;j+) resultij=-1; couttype; switch(type) case 1:All_LinkLRU(cs,Cblocknum,stream,k,result);break; case 2:Direct_link(cs,Cblocknum,stream,k,result);break; case 3: coutgroupn

23、um; while(Mblocknum%groupnum!=0 | Cblocknum%(Mblocknum/groupnum)!=0)/输入的组数不能被整除 coutgroupnum; Group_link(cs,Cblocknum,stream,k,Mblocknum/groupnum,result); coutch; / All_LinkLRU(cs,Cblocknum,stream,k); /Direct_link(cs,Cblocknum,stream,k); /* coutgroupnum; Group_link(cs,Cblocknum,stream,k,Mblocknum/groupnum); 四、实验截图 采用全相联映射方式: 采用组相联映射方式: 采用直接相联映射方式: 五、实验总结 通过上机操作，我掌握了常用的几种存储地址映象与变换方法即全相联映象方式，直接映象方式和组相联映象方式，并且认识了虚拟存贮层次结构，而且了解了FIFO、LRU等替换算法的工作全过程。通过这次实验，更加深了我对理论知识的掌握和运用。 专心-专注-专业