计算机系统结构课程实验报告实验一存贮层次模拟器

1、计算机系统结构实验报告册实验一：存贮层次模拟器【实验目的】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。【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。【实验仪器设备】计算机（装有常用编程环境，如C、VC+等）【实验步骤】Cache一主存：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。要求Cache大小、主存容量、块大小以及组数等可以输入修改。求出命中率；显示替换的

2、全过程；任选一种高级语言来做。要有简洁、易于操作的界面。【实验仪器设备】计算机(装有常用编程环境，如C、VC+等) 【源程序】include include include struct CacheStructint blocknum;int count;void All_LinkLRU(CacheStruct cs,int bottom,int stream,int k,int result2020) int j=0,m=0,max=0,location=0,hitnum=0; coutendl;/coutvv”主存访问块流”是否替换是否命中Cache 块存放情况”vvendl;for(in

3、t 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;cout块失 效tt;coutvv未命中 tt;for(int t=0;tbottom;t+)if(cst.blocknum!=-1)coutvvcst.blocknumvv;elsecoutvv空;coutvvendl;*/j+;/ continue;elsewhile(mvj & csm.blocknum!=streami)csm.count+;m+;if(m=j)/已

4、存在的未命中csj.blocknum=streami;csj.count=0;resultji=streami;/resultbottomi=0;/ resultbottom+1i=0;不需要/*coutvvstreamivvtt”;coutvv块失 效tt;coutvv未命中 tt;for(int t=0;tvbottom;t+)/resultbottom+1i=0;不需要 /*coutvvstreamivvtt”;if(cst.blocknum!=-1) coutcst.blocknum; elsecout空;coutendl;*/j+;/ continue;else/已存在的命中了csm

5、.count=0;m+;resultbottom+1i=0;/*coutstreamitt”;cout无替换tt;cout命中 tt;for(intt=0;tbottom;t+)if(cst.blocknum!=-1)coutcst.blocknum;elsecout空;coutendl;*/ if(m!=j) while(mj)csm.count+;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

6、1,resultbottomi=cslocation.blocknum;/*coutstreamitt”;cout 替换块 cslocation.blocknumtt;cout未命中 tt;*/cslocation.blocknum=streami;cslocation.count=0;resultlocationi=streami;/*for(intt=0;tbottom;t+)if(cst.blocknum!=-1)coutcst.blocknum;elsecout空;coutendl;*/else 命中,cout块地址流for(int t=O;tk;t+)if(ik-l)(for(int

7、 r=0;rbottom;r+)result r i+1 =resultr i;else(if(resultts!=-l)/ 中 cout命中 t”;elsecout未命中 t”;result bottom+1 i=0;/*coutstreamitt;cout无替换 cout命中 tt;*/ csm.count=0;m+;if(m!=bottom) while(m !=bottom) (csm.count+; m+;/*for(intt=0;tbottom;t+)if(cs t .blocknum!=-1)coutcst.blocknumelsecout空 coutvvendl;*/ hitn

8、um+;coutstreamt t; coutendlt;for(t=0; t(bottom+2) ;t+)(coutendlt;for(int s=0;svk;s+)(if(tbottom)(if(resultts=-l)coutvv”空t”;elsecoutresult t st;else if(t=bottom)(if(resultt s !=-l)块替换 cout 替换块 resulttst;else(if(resultt+1 s !=-1)/ 块命中cout无替换 t;elsecout块失效elseif(cst.blocknum!=-1)coutendl;if(hitnum!=0)c

9、out 采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：0endl;void Direct_link(CacheStruct cs,int bottom,int stream,int k,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 location=-1,hitnum=0,m=0;for(int i=0;ik;i+)location=streami%bottom;if(cslocation.blocknum!=-1)/ 若产

10、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.blocknum;cout空; coutendl;*/ hitnum+;/continue; elseresultbottomi=cslocation.blocknum;/* coutstreamitt;cout 替换块 cslocation.blocknumtt;cout未命中 tt;*/cslocat

11、ion.blocknum=streami;resultlocationi=streami;/ cslocation.count=0;/*for(intt=0;tbottom;t+)if(cst.blocknum!=-1)coutcst.blocknum;elsecout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+) coutcst.blocknum;e

12、lsecout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;elsecoutresulttst;else if(t=bottom)if(resultts!=-1)块替换cout 替换块 resulttst;elseif(resultt+1s!=-1

13、)/t;elsecout块失效 t;elseif(resultts!=-1)/命 中cout命中 t;elsecout未命中 t;coutendl;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;elsecout ”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”end

14、l;intCgroupnum=bottom/Gblock,Mgroupnum=0,locat ion=-1;intstart=-1,end=-1,max=0,m=-1,find=0,hitnum=0;for(int i=0;ik;i+)块命中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

15、.blocknum=streami)break;if(j=end)/命 中resultbottom+1i=0;/*coutvvstreamivvtt”;cout无替换tt;coutvv命中 tt;*/csj.count=0;if(jvend)j+;while(jv=end)if(csj.blocknum!=-1)csj.count+;j+;/* for(int t=0;tbottom;t+)if(cst.blocknum!=-1) coutvvcst.blocknumvv;else coutvv空; coutvvendl;*/ hitnum+;else/未 命中if(location!=-1)

16、/Cache 有空 余块 resultlocationi=streami; /*coutvvstreamivvtt”;coutvv块失 效tt;coutvv未命中 tt;*/ cslocation.blocknum=streami; cslocation.count=0;/*for(int t=0;tvbottom;t+)if(cst.blocknum!=-1) coutvvcst.blocknumvv; elsecoutvv空;coutvvendl;*/else/替 换resultbottomi=csm.blocknum;/* coutvvstreamivvtt;coutvv替换块vcsm.

17、blocknumvvtt;coutvv未命中 tt;*/ csm.blocknum=streami; csm.count=0;resultmi=streami;/* for(int t=0;tbottom;t+)if(cst.blocknum!=-1) coutvvcst.blocknumvv; elsecout空coutvvendl;*/if(ik-l)(for(int r=0;rbottom;r+) result ri+l =result r i;else(if(resultt s!=-1 )命中cout命中 t”；elsecout未命中 t”;coutvv”块地址流for(int t=O

18、;tk;t+) coutstreamtt;coutendlt;for(t=0;t(bottom+2);t+)(coutendlt;for(int s=0;svk;s+)(if(tbottom)(if(resultts-1) coutvv空t;elsecoutresulttst;else if(t=bottom)(if(resultts !=-l)块替换 cout替换块resulttst;else(if(resultt+1 s!=-1)/块命中cout无替换 t;elsecout块失效 t;coutendl;coutendl;if(hitnum!=O)(cout采用组相联地址映射方式访问Cach

19、e 的命中率为：vvhitnumvv，/，vvkvvendl;else(cout ”采用组相联地址映射方式访 问Cache的命中率为：0endl;void main()(CacheStruct cs100;int result 20 20;int stream 100;intC volumn=0 ,M volumn=0 ,B lockvolumn=0 ,Mbloc knum=0,Cblocknum=0,groupnum=0,k=0,type=- l,t=-l；char ch=y;while(ch=yllch=Y)(system(cls);k=O;type=-l;t=-l;for(int i=0

20、;i100;i+)(cs i.blocknum=-1;csi.count=0;coutMvolumnCvolumnBlockvolumn;/*问题改进：1.界面输入输出方式容量之间的关系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!

21、=-1)if(t=Mblocknum)/* coutt;while(t=Mblocknum|t=-1)if(t=-1)break;else新输入：”；cint;if(t!=-1)streamk=t;k+;cint;*/coutt;elsestreamk=t;k+;cint;/完成result数组的初始化for(i=0;i20;i+)for(int j=0;jtype;switch(type)case1:All_LinkLRU(cs,Cblocknum,stream,k,result);b reak;case2:Direct_link(cs,Cblocknum,stream,k,result);brea k;coutgroupnum;while(Mblocknum%groupnum!=0 IICblocknum%(Mblocknum/groupnum)!=0