用c语言编写一个高速缓存模拟程序

好的，下面是一个简单的高速缓存模拟程序的示例代码，其中使用了结构体来表示缓存块和缓存集：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

#define CACHE_SIZE 16           // 缓存大小
#define BLOCK_SIZE 64           // 块大小
#define NUM_SETS CACHE_SIZE / 4 // 集合数量

typedef struct {
    bool valid;                 // 是否有效
    int tag;                    // 标记位
    char data[BLOCK_SIZE];      // 块数据
} cache_block;

typedef struct {
    cache_block blocks[4];      // 每个集合包含4个块
} cache_set;

cache_set cache[NUM_SETS];       // 缓存

int main() {
    FILE* fp = fopen("test.txt", "rb"); // 以二进制方式打开文件
    if (!fp) {
        printf("Failed to open file.\n");
        return 1;
    }

    int hits = 0, misses = 0;   // 命中次数和未命中次数

    // 读取文件中的数据
    while (!feof(fp)) {
        int address;            
        fread(&address, sizeof(int), 1, fp); // 读取地址

        int set_index = (address / BLOCK_SIZE) % NUM_SETS; // 计算集合索引
        int tag = address / (BLOCK_SIZE * NUM_SETS);        // 计算标记位

        bool hit = false;
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            cache_block* block = &cache[set_index].blocks[i];
            if (block->valid && block->tag == tag) { // 命中
                hit = true;
                hits++;
                break;
            }
        }

        if (!hit) { // 未命中
            misses++;
            int block_index = rand() % 4; // 随机替换一个块
            cache_block* block = &cache[set_index].blocks[block_index];
            block->valid = true;
            block->tag = tag;
            fseek(fp, address, SEEK_SET); // 定位到地址处
            fread(&block->data, sizeof(char), BLOCK_SIZE, fp); // 读取块数据
        }
    }

    printf("Hits: %d, Misses: %d\n", hits, misses);

    fclose(fp);
    return 0;
}

这个程序模拟了一个4路组相联的高速缓存，每个集合包含4个块，使用随机替换算法进行替换。在读取文件中的数据时，先计算出地址所属的集合索引和标记位，然后在缓存中查找该块是否已经被缓存。如果已经被缓存，则命中；否则未命中，需要从文件中读取块数据，并将其存入缓存中。最终输出命中次数和未命中次数。