上一篇我们介绍了在计算机体系结构学术界广泛使用的一款模拟器SimpleScalar，并且简单介绍了其包含多个模拟器，复杂度由最简单的Simsafe、simcache等到最复杂的Simoutordor。今天我们以simcache为例，来探讨一下SimpleScalar的基本运行模拟。 SimpleScalar模拟环境 本次运行模拟过程采用以下配置：模拟器。因为我们主要的目的是研究影响cache的影响因素，所以选择simcache模拟器。测试文件。spec2000标准测试文件。 有一点需要说明的是，在SimpleScalar的所有模拟器里面，simoutorder是最复杂，但是功能最全，里面会包含simcache模拟器的部分，但是我们还是选择simcache来进行研究。SimpleScalar运行 我们准备好上面的环境之后，就可以通过下面的命令开始运行。 命令为：simcacheconfigsimcache。cfg。 其中，simcache。cfg为我们配置的当前的cache参数，下面给出我已经写好的一个例子，具体参数意义，会在后面详细介绍。 图一simcache配置参数 在研究过程中，我们只需要不断修改配置文件simcache。cfg中的相关参数，就能达到我们比较的目的。 cache参数介绍 通常情况下，我们认为cache的参数主要有以下几个方面：容量块大小相关度替换算法。 在SimpleScalar模拟器中，一般包含两级Cache（L1L2）结构，同时数据Cache和指令Cache分开。 给出SimpleScalarCache参数配置命令：：：：：。strong 以上命令含义如下所示：：cache名称，包括：dl1：L1dataCache；dl2：L2dataCache；il1：L1instructionCache；il2：L2instructionCache。：组的数目。：块大小（blocksize）。：关联度（association）。：替换策略（replacement）。 在这种配置下，Cache的容量可以用下面的公式计算得到：。strong 需要补充说明的是，替换策略一般有下面三种方式：l：LRU，最近最少使用（leastrecentuse）。f：FIFO，先进先出。r：RANDOM，随机策略。 我们通过下面一个例子，再来看一下这些参数的含义。 cache：dl1dl1：512：32：2：l 上面的命令表示对一级数据cache进行配置，512表示有512组，Cache块大小为32个byte，每个组有2个Cache块，即相联度为2，替换策略为LRU。在此配置下，一级数据Cache的容量为51232232Kbyte。 cache容量对性能的影响 通过上面的介绍，我们基本上已经清楚了会影响cache性能的相关因素，在下面的文章中，我们会采用控制变量法，即在保持其他变量不变的条件下，改变单一变量的方式进行研究。 我们改变SimpleScalar模拟器的一级数据cachedl1的容量配置，在SimpleScalar的配置过程中，固定cache块大小、相联度、替换策略等参数，通过改变组数来改变Cache的容量大小。只需要修改simcache。cfg中对应组数即可。 同时，我们现在只是测试只有一级cache的情况，所以我们把simcache。cfg中的有关二级cache的相关参数都注释掉。如下所示： 图二simcache注释掉L2配置参数 在确定块大小为32byte，相连度为2，替换策略为LRU情况之下，把参数改为如下所示： 图三dl1参数变化 测试结果对应图线如下图所示： 图四测试结果 上图中，横轴为cache容量，纵轴为cache的失效率（失效率越低，说明cache性能越好）。 从上图的曲线中可以看出，cache容量在一定范围内时，容量的增加，cache的失效率不断下降，一般来说，容量越大，Cache性能越好，发生失效的概率就越低。且当容量增加到一定程度之后，cache的性能到达一个峰值。在超过这个峰值之后，随着容量的增加，失效率已经不再降低，而是稳定在一个固定范围内，说明此时cache容量已经不是影响cache性能的瓶颈所在，继续扩大cache容量，对cache性能提升已经失效，需要考虑其他方面的条件。 小结 今天的文章，我们主要介绍了SimpleScalar的模拟运行环境，配置文件中各个参数的意义。并且以cache容量大小对cache失效率影响为例，介绍了整个测试过程。相信大家已经对如何使用SimpleScalar进行研究用了一个初步的认识。 正如前面所讲，除了cache容量大小之外，还有组大小、关联度、替换策略等因素均对cache性能有很大的影响，所以在后面的文章中，我们还会继续进行深入研究，欢迎大家继续关注。 参考资料：〔1〕SimpleScalar模拟器使用指南
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