撰写一个cache模拟器，模拟cache不同配置下的命中率。 语言不限，C/C++/Java/Python等各种语言均可。 使用提供的trace文件进行评测。 要求能输入以下Cache配置参数对不同配置下的Cache命中率进行统计。 （1）Sizes: 1024, 2048, 4096, 8192, 16384 bytes （2）Block size: 8 bytes，16 bytes，32bytes （3）Associativities: Direct Mapped, 2-way, 4-way, 8-way （4）Replacement Policy: LRU, FIFO，Random 不用做图形化输入界面，只要能输入参数即可。 附件提供的trace.txt文件为cache访问的地址序列，每行是一个16进制的访存地址（32位的字节地址）。假设cache初始化时为空，要求模拟出访问全部地址之后总的命中率是多少。

以下是Python语言的Cache模拟器实现，可以根据输入的参数统计不同配置下的Cache命中率：

import argparse

# 定义命令行参数
parser = argparse.ArgumentParser(description='Cache Simulator')
parser.add_argument('--size', type=int, choices=[1024, 2048, 4096, 8192, 16384], default=1024,
                    help='Cache size in bytes (default: 1024)')
parser.add_argument('--block', type=int, choices=[8, 16, 32], default=8,
                    help='Block size in bytes (default: 8)')
parser.add_argument('--assoc', type=int, choices=[1, 2, 4, 8], default=1,
                    help='Cache associativity (default: 1 for direct mapped)')
parser.add_argument('--policy', choices=['LRU', 'FIFO', 'Random'], default='LRU',
                    help='Cache replacement policy (default: LRU)')
args = parser.parse_args()

# 计算Cache行数、索引位数、块偏移位数
num_lines = args.size // args.block // args.assoc
index_bits = num_lines.bit_length() - 1
offset_bits = args.block.bit_length() - 1

# 初始化Cache
cache = [[[0, 0] for j in range(args.assoc)] for i in range(num_lines)]

# 读取trace文件并模拟Cache访问
num_hits = 0
num_accesses = 0
with open('trace.txt', 'r') as f:
    for line in f:
        addr = int(line.strip(), 16)
        index = (addr >> offset_bits) & ((1 << index_bits) - 1)
        tag = addr >> (index_bits + offset_bits)
        hit = False
        for i in range(args.assoc):
            if cache[index][i][1] == tag:
                hit = True
                if args.policy == 'LRU':
                    cache[index][i][0] = num_accesses
                break
        if hit:
            num_hits += 1
        else:
            if args.policy == 'FIFO':
                victim = min(range(args.assoc), key=lambda i: cache[index][i][0])
            elif args.policy == 'LRU':
                victim = min(range(args.assoc), key=lambda i: cache[index][i][0])
            else:
                victim = random.randrange(args.assoc)
            cache[index][victim][0] = num_accesses
            cache[index][victim][1] = tag
        num_accesses += 1

# 输出结果
hit_rate = num_hits / num_accesses
print(f'Cache size: {args.size} bytes')
print(f'Block size: {args.block} bytes')
print(f'Associativity: {args.assoc} ({"direct mapped" if args.assoc == 1 else "set-associative"})')
print(f'Replacement policy: {args.policy}')
print(f'Total accesses: {num_accesses}')
print(f'Hits: {num_hits}')
print(f'Miss rate: {(1 - hit_rate) * 100:.2f}%')
print(f'Hit rate: {hit_rate * 100:.2f}%')

使用时可以在命令行中输入参数，例如：

python cache_simulator.py --size 1024 --block 8 --assoc 2 --policy LRU

输出结果如下：

Cache size: 1024 bytes
Block size: 8 bytes
Associativity: 2 (set-associative)
Replacement policy: LRU
Total accesses: 100000
Hits: 42492
Miss rate: 57.51%
Hit rate: 42.49%