计算机系统结构实验报告册

1、计算机系统结构实验报告册姓名： 孔艳艳 学号： 专业：计算机科学与技术班级： 指导教师： 孙全红 华北水利水电学院信息工程学院系统结构教研室实验一 存贮层次模拟器学时：4学时【实验目的】1、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。2、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主存两层存贮层次上的命中率。【实验步骤】1Cache主存：映像方式要实现全相联、直接映象、组相联方式三种方式，并选择每一种映像方式下输出结果；替换算

2、法一般使用LRU算法。3要求主存容量、Cache大小、页大小、块大小以及组数等可以输入修改。4求出命中率；显示替换的全过程；任选一种高级语言来做。5要设计出简洁、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、实验结果及分析、实验心得及体会】 源程序: # include # include # include struct CacheStruct int blocknum; int count; ; void All_LinkLRU(CacheStruct cs,int bottom,int stream,int k,int result2020) in

3、t j=0,m=0,max=0,location=0,hitnum=0; coutendl; 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; 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; j+;/ co

4、ntinue; else/已存在的命中了 csm.count=0; m+; resultbottom+1i=0; if(m!=j) while(mj) csm.count+; m+; hitnum+; / continue; else 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; cslocation.blocknum=streami; cslocation.count=0; resu

5、ltlocationi=streami; else resultbottom+1i=0; csm.count=0; m+; if(m!=bottom) while(m!=bottom) csm.count+; m+; 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(resu

6、ltts=-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; 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

7、命中率为：0endl; void Direct_link(CacheStruct cs,int bottom,int stream,int k,int result2020) 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; hitnum+; /continue; else resultbottomi=cslocation

8、.blocknum; cslocation.blocknum=streami; resultlocationi=streami; else/不产生冲突，仅是页面失效 cslocation.blocknum=streami; resultlocationi=streami; 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+)

9、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; 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; else cout采

10、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=-1,end=-1,max=0,m=-1,find=0,hitnum=0; for(int i=0;ik;i+) Mgroupnum=streami/Cgroupnu

11、m; 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+1i=0; csj.count=0; if(jend) j+; while(j=end) if(csj.blocknum!=-1) csj.count+; j

12、+; hitnum+; else/未命中 if(location!=-1)/Cache有空余块 resultlocationi=streami; cslocation.blocknum=streami; cslocation.count=0; else/替换 resultbottomi=csm.blocknum; csm.blocknum=streami; csm.count=0; resultmi=streami; if(ik-1) for(int r=0;rbottom;r+) resultri+1=resultri; cout块地址流 ; for(int t=0;tk;t+) couts

13、treamtt; 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; coutendl; c

14、outendl; 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 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=

15、0;type=-1;t=-1; for(int i=0;i100;i+) csi.blocknum=-1; csi.count=0; coutMvolumnCvolumnBlockvolumn;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; whi

16、le(t!=-1) if(t=Mblocknum) 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: coutgroupnum; while(Mblocknum%groupnum!=0 | C