CacheLab 日志

2015CMU 15-213 CSAPP 深入理解计算机系统 课程视频含英文字幕
这是2015年的课程，PPT 已经不太一样了。
与实验直接相关的内容是 Lecture 11 与 12.

学校下发的是 2013年 的 PPT 和 2012年 的文档，我姑且还是翻译了一下：
Cache Lab 实现与分块
Cache Lab 中文文档

PPT 里面的一幅漫画，不太懂。毕竟没玩过 Video Game

用反向图片搜索找到这个漫画的出处了，附漫画网站：
xkcd：A webcomic of romance,
sarcasm, math, and language.

---

差不多已经把文档和 PPT 看过一遍了，CMU 的公开课也看了一下。感觉差不多可以开始做实验了。

---

任务1

PS：学校还是很蛋疼的，要我们在还没学对应知识的时候就做实验，给的阅读材料也不是很全，只看材料不看公开课的讲解还是很难理解的。

实验要求

那么就分析一下文档中给出的例子吧：

linux> ./csim-ref -v -s 4 -E 1 -b 4 -t traces/yi.trace
L 10,1 miss
M 20,1 miss hit
L 22,1 hit
S 18,1 hit
L 110,1 miss eviction
L 210,1 miss eviction
M 12,1 miss eviction hit
hits:4 misses:5 evictions:3

根据命令行参数，这个模拟缓存有4个缓存集，结合度为1（每个缓存集有一个缓存行），每个块的字节数为 2⁴ =16个；追迹文件为 yi.trace。下面逐行进行解析：

结合度为1，即“直接映射”，此种方法下，由于缓存集中只有一个缓存行，所以不必考虑驱逐规则，总是“后来者居上”。

• 缓存的初始状态：

set	line0：有效位 - 标志位 - 块
set 0	0 - 未知 - 未知
set 1	0 - 未知 - 未知
set 2	0 - 未知 - 未知
set 3	0 - 未知 - 未知

• L 10,1 miss ——从内存地址 0x10（16进制） 开始，取1 个字节的数据（下标从0开始，地址为16，也就是第 17 个字节）Load；由于是第一次访问，缓存中还是空的，此时发生冷落空。于是从内存中取回对应块：

set	line0：有效位 - 标志位 - 块
set 0	0 - 未知 - 未知
set 1	1 - 00000000000000000000000000 - 0x10 ~ 0x1F
set 2	0 - 未知 - 未知
set 3	0 - 未知 - 未知

• M 20,1 miss hit ——此时缓存中装入了块 1，即第 17 - 32 个字节。然而这次操作是要 Load + Store 地址 0x20 开始的一个字节（第 33 个字节），这个字节在块 2 中，而块 2 不在缓存中，故 Load 时发生落空；Load 之后，块 2 被装入缓存，故 Store 时连击。

set	line0：有效位 - 标志位 - 块
set 0	0 - 未知 - 未知
set 1	1 - 00000000000000000000000000 - 0x10 ~ 0x1F
set 2	1 - 00000000000000000000000000 - 0x20 ~ 0x2F
set 3	0 - 未知 - 未知

• L 22,1 hit ——Load 第 35 个字节，在块 2 中，连击。

set	line0：有效位 - 标志位 - 块
set 0	0 - 未知 - 未知
set 1	1 - 00000000000000000000000000 - 0x10 ~ 0x1F
set 2	1 - 00000000000000000000000000 - 0x20 ~ 0x2F
set 3	0 - 未知 - 未知

• S 18,1 hit ——Store 第 24 个字节，在块 1 中，连击。

set	line0：有效位 - 标志位 - 块
set 0	0 - 未知 - 未知
set 1	1 - 00000000000000000000000000 - 0x10 ~ 0x1F
set 2	1 - 00000000000000000000000000 - 0x20 ~ 0x2F
set 3	0 - 未知 - 未知

• L 110,1 miss eviction ——Load 第 273 字节，在块 17 中，块 17 不在缓存中，落空。Load 之后块 17 被装入缓存，由于17%4 = 1，块 17 应当被装在 1 处（或者将地址展开为二进制，根据 set index 为 01 判断），而 1 处已经装了 块 1，故块 1 被驱逐，块 17 被取回。

set	line0：有效位 - 标志位 - 块
set 0	0 - 未知 - 未知
set 1	1 - 00000000000000000000000100 - 0x110 ~ 0x11F
set 2	1 - 00000000000000000000000000 - 0x20 ~ 0x2F
set 3	0 - 未知 - 未知

• L 210,1 miss eviction ——Load 第 529 字节，在块 33 中，块 33 不在缓存中，落空。Load 之后块 33 被装入缓存，由于33%4 = 1，块 33 应当被装在 1 处，而 1 处已经装了 块 17，故块 17 被驱逐，块 33 被取回。

set	line0：有效位 - 标志位 - 块
set 0	0 - 未知 - 未知
set 1	1 - 00000000000000000000001000 - 0x210 ~ 0x21F
set 2	1 - 00000000000000000000000000 - 0x20 ~ 0x2F
set 3	0 - 未知 - 未知

• M 12,1 miss eviction hit ——Load + Store 第 19 字节，在块 1 中，块 1 被驱逐，已经不在缓存中，在缓存容量允许（尚有未使用的缓存行）的情况下，由于多个块映射在一处，发生冲突落空。Load 之后块 1 被装入缓存，块 33 被驱逐。Store 时连击。

set	line0：有效位 - 标志位 - 块
set 0	0 - 未知 - 未知
set 1	1 - 00000000000000000000000000 - 0x10 ~ 0x1F
set 2	1 - 00000000000000000000000000 - 0x20 ~ 0x2F
set 3	0 - 未知 - 未知

---