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。

时间: 2024-03-14 14:49:21 浏览: 11
好的,我明白了。这是一个比较复杂的问题,需要写一个cache模拟器,模拟不同配置下的命中率。下面是一个简单的Python程序,可以实现这个功能。 ```python import sys def read_trace(filename): trace = [] with open(filename, 'r') as f: for line in f: trace.append(int(line.strip(), 16)) return trace class Cache: def __init__(self, size, block_size, associativity, replacement_policy): self.size = size self.block_size = block_size self.associativity = associativity self.replacement_policy = replacement_policy self.num_sets = size // (block_size * associativity) self.sets = [[None] * associativity for i in range(self.num_sets)] self.access_time = 0 self.hit_count = 0 self.miss_count = 0 def find_block(self, addr): set_index = (addr // self.block_size) % self.num_sets for i, block in enumerate(self.sets[set_index]): if block is None: return set_index, i if block == addr: return set_index, i return set_index, -1 def access(self, addr): set_index, block_index = self.find_block(addr) if block_index == -1: self.miss_count += 1 block_index = self.replacement_policy(self.sets[set_index]) self.sets[set_index][block_index] = addr else: self.hit_count += 1 self.access_time += 1 def print_stats(self): print('Cache size: {} bytes'.format(self.size)) print('Block size: {} bytes'.format(self.block_size)) print('Associativity: {}'.format(self.associativity)) print('Replacement Policy: {}'.format(self.replacement_policy.__name__)) print('Access time: {}'.format(self.access_time)) print('Hit count: {}'.format(self.hit_count)) print('Miss count: {}'.format(self.miss_count)) print('Hit rate: {:.2f}%'.format(100 * self.hit_count / (self.hit_count + self.miss_count))) def lru_replacement_policy(blocks): lru_index = None lru_time = sys.maxsize for i, block in enumerate(blocks): if block is None: return i if block['_time'] < lru_time: lru_index = i lru_time = block['_time'] return lru_index def fifo_replacement_policy(blocks): fifo_index = None fifo_time = sys.maxsize for i, block in enumerate(blocks): if block is None: return i if block['_time'] < fifo_time: fifo_index = i fifo_time = block['_time'] return fifo_index def random_replacement_policy(blocks): return random.randrange(len(blocks)) def simulate_cache(size, block_size, associativity, replacement_policy, trace): cache = Cache(size, block_size, associativity, replacement_policy) for addr in trace: cache.access(addr) cache.print_stats() if __name__ == '__main__': trace = read_trace('trace.txt') for size in [1024, 2048, 4096, 8192, 16384]: for block_size in [8, 16, 32]: for associativity in [1, 2, 4, 8]: for replacement_policy in [lru_replacement_policy, fifo_replacement_policy, random_replacement_policy]: print('Cache Configuration: size={}, block_size={}, associativity={}, replacement_policy={}'.format(size, block_size, associativity, replacement_policy.__name__)) simulate_cache(size, block_size, associativity, replacement_policy, trace) ``` 这个程序使用了一个Cache类来模拟cache。它有一个大小、块大小、关联度和替换策略作为参数。它还有一个find_block方法,用于查找给定地址的块。它还有一个access方法,用于访问给定地址的块。最后,它有一个print_stats方法,用于打印命中率和其他统计信息。 在主程序中,我们使用read_trace函数从文件中读取跟踪数据。然后我们使用四个嵌套的循环来测试不同的cache配置。对于每个配置,我们使用simulate_cache函数来模拟cache,并打印出命中率和其他统计信息。 这个程序使用LRU、FIFO和随机替换策略来模拟cache。这些策略都是常见的替换策略,可以根据实际需要进行选择。 希望这个程序对你有所帮助!

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