一、实验准备

1、安装64位Linux系统
2、准备实验文件
1）下载cachelab-handout.tar与valgrind-3.12.0.tar.bz2文件并将其复制到Ubuntu中
2）在命令行界面用tar xvf 指令解压文件
3、阅读相关资料cachelab-ppt.pptx以及cachelab.pdf文件了解相关内容实验内容

二、搭建环境与分析脚本

1、valgrind安装

handout 文件夹中的 traces 子文件夹中包含了一些参考追迹文件，用于评估你在 Part A 中写的缓存模拟器是否正确。追迹文件由一个叫做 valgrind 的 Linux 程序生成。
1）sudo apt install valgrind
在这里插入图片描述
2）valgrind --version

valgrind-3.11.0版本安装成功
注：使用课程网站提供的valgrind-3.12.0版本安装时出现错误（在./configure与make指令之后的 make install指令执行出错），因此选择apt-get install valgrind二进制包安装；

2、学会PartA部分参考引用csim-ref模拟器使用命令行参数及使用方法

Usage:  ./csim-ref [-hv] -s <s> -E <E> -b <b> -t <tracefile>•  -h：可选参数，打印使用说明		•  -v：可选参数，展示追踪信息• -s <s>：缓存集下标的位数（S=2S） •  -b <b>：块的位数（B=2b，块大小）•  -E <E>：结合性（缓存集缓存行数）   • -t <tracefile>：用于追迹的 valgrind trace 文件。使用方法如追踪yi.trace文件

在这里插入图片描述

3、认识yi.trace中各项操作含义，并运行在缓存模型上，逐条分析trace文件操作且对比LRU替换策略，分析hit、miss、eviction结果产生过程

1） yi.trace文件：
在这里插入图片描述
2）使用csim-ref指令运行并-v展开追踪信息得到（上右图）
3）每一行记录了一次或两次内存访问，每行的格式为：
[空格] 操作地址，大小
“I”：表示指令加载，“L”：表示数据加载，“S”：数据存储；
“M”：数据修改（即在一次数据加载之后紧跟着一个数据存储）
“I”之前没有空格，而“M”，“L”，“S”前面要有空格。

4）分析(加粗表示组索引s）
①L 10，数据加载：x10=0000…0001 0000，块偏移值为最低四位，故组索引s=1；
一开始的时候cache是空的，因此第一次访问的时候为miss;
②M 20，数据修改（加载与存储）0x20=000…0010 0000，组索引s=2；
所以第一次访问的时候没有内容，访问结果为miss，然后cache从低一级存储器读取内容，存储的时候结果为hit；
③L 22，数据加载：0x22=000…0010 0100，s=2;
由于操作②将该块存入高速缓存且标记位相等，故结果为hit;
④S 18，数据存储：0x18=000…0001 0100,组索引s=1；
由于之前的操作，该块已存入高速缓存且标记位都为1，故访问结果为hit
⑤L 110，数据加载：0x110=000…0001 0001 0000 故组索引s=1
操作④将该块存入高速缓存了但标记位不相等，故访问结果为miss,将块17装入17%4=1处，发生一次eviction；
⑥L 210，数据加载：0x210=000…0010 0001 0000，故组索引s=1；
这里标记位为2与标记位1不匹配，故访问结果为miss, cache读取新的行，发生一次eviction。
⑦M 12，数据修改：0x12=000…0001 0010,组索引s=1;
第一次访问结果为miss，因为在操作⑥的时候发生了一次行替换把该块驱逐了，即标记位不相等,cache重新读取该块，发生一次eviction，数据存储为hit。

三、创建与释放缓存

1、get_Opt函数体

getopt（）函数，如果函数声明丢失，则在Unix命令行上自动解析元素，通常在循环中调用以检索参数，它的返回值存储在局部变量中，当getopt（）返回-1时，没有更多的选项。
getopt函数解析命令行参数，argc、argv是调用main函数时传入的参数。传入的’-'开始的字符被解析为选项，getopt一次执行解析出一个option，如果循环执行，可以将argv中的全部option解析出来
在这里插入图片描述

解析输入参数，检查输入参数的合法性，用count数组计数器来保证四个s、E、b、t参数是必有的且仅有一个，用checkOptarg函数来检查输入的格式的正确性；

2、printHelpMenu函数体

在这里插入图片描述
模仿csim-ref的格式和内容；

3、checkOptarg函数体

csim 接受的参数中，-h, -v 是可选的，而其余参数都是缺一不可的，此外全部是非法参数；当缺少任意一个必要参数时或输入非法参数时，应当给出错误提示并打印使用帮助。但函数原型只有optarg，因此checkOptarg函数应是在get_Opt函数中使用且需要和get_Opt函数组合来检查输入的正确性；
optstring（getopt第三个参数）指定选项合法的选项，一个字符代表一个选项，在字符后面加一个’:'表示该选项带一个参数，若有参数，optarg指向该该参数；
在这里插入图片描述
因此optarg中是随在-s等后的数字，需要检查它是否缺失；若缺失则curOptarg不会是0-9；

4、initCache（）函数体

初始化cache模拟缓存体；
在这里插入图片描述

5、freeCache（）函数体

释放initCache函数体生成的内存
在这里插入图片描述

四、检验主函数编写与结果分析

到目前来说完成了模拟缓存的初始化、释放以及输入命令行参数的检查，接下来检验他们的正确性；

1、putSets（）——输出初始化后的组的信息

在这里插入图片描述

2、main（）

在这里插入图片描述
make clean -> make后检测./csim
-s没有s符号时会出现提示

输入正确时显示目前初始化的组的情况，初始化正确；

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