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CacheSim-4详细实现cache miss以后的操作

Introduction

CacheSim 简单的Cache模拟器专辑目录

本文主要介绍cache miss以后的操作。

接上一章的cache hit以后的操作，如果miss了

index = get_cache_free_line(set_base); set_cache_line((_u32)index, addr); if (is_read) {     cache_r_count++; } else {     cache_w_count++; } cache_miss_count++;

先获得可用的line（可能是当前set恰好不满，有空闲，也可能是通过替换算法获得可以替换的line），然后将addr内存地址中的数据写入到cache line里，相应的读写通信次数也要++， cache_r_count 已经在第3章中的 load_trace 函数部分介绍过了。

get_cache_free_line获得当前可用的line函数

_u32 CacheSim::get_cache_free_line(_u32 set_base) 当然是从当前映射的set里找可用的line，传入在“一维数组”的cache里映射set的index。

for (i = 0; i < cache_mapping_ways; ++i) {     if (!(caches[set_base + i].flag & CACHE_FLAG_VAILD)) {         if (cache_free_num > 0)             cache_free_num--;         return set_base + i;     } }

循环当前set一遍，判断标志位中的有效位，如果有无效的cache line，那么就意味这个line是“空闲”的。直接返回它的index即可。

循环完都没有找到，说名当前的cache set是满的，那么执行替换算法：

free_index = 0; if(swap_style == CACHE_SWAP_RAND){     free_index = rand() % cache_mapping_ways; }else{     min_count = caches[set_base].count;     for (j = 1; j < cache_mapping_ways; ++j) {         if(caches[set_base + j].count < min_count ){             min_count = caches[set_base + j].count;             free_index = j;         }     } }

随机替换算法的种子在 CacheSim 的构造函数里进行过初始化了。

对于FIFO(First in, first out)先进先出替换算法，其cache line的时间戳记录的是这个line被填充数据时的时间，即进入“使用队列”时的时间，因此FIFO是找到最先进入这个队列的line，将其替换出去。

LRU(Least Recently Used)最近最少使用替换算法

则当line被访问的时候，就需要更新其时间戳，因此在 do_cache_op 函数里，当cache 命中时，

if (CACHE_SWAP_LRU == swap_style)     caches[index].lru_count = tick_count;

需要更新其时间戳。

min_count 在FIFO中获得是最早进入队列的line，而在LRU中，则是这个队列中已经很长时间没有访问的line。

如果通过替换算法获得的这个line中原有的数据是脏数据，那么标记其脏位

if (caches[free_index].flag & CACHE_FLAG_DIRTY) {     caches[free_index].flag &= ~CACHE_FLAG_DIRTY;     cache_w_count++; }

set_cache_line将cache line中的数据写回到内存函数

void CacheSim::set_cache_line(_u32 index, _u32 addr) {     Cache_Line *line = caches + index;     // 这里每个line的buf和整个cache类的buf是重复的而且并没有填充内容。     line->buf = cache_buf + cache_line_size * index;     // 更新这个line的tag位     line->tag = addr >> (cache_set_shifts + cache_line_shifts );     line->flag = (_u8)~CACHE_FLAG_MASK;     line->flag |= CACHE_FLAG_VAILD;     line->count = tick_count; }

传入的是“一维数组”cache中要写回的line的index以及要写入line的内存地址。

这里的buf并没有什么作用，只是表示将内存里的数据写入了当前这个line，而在我们的cache模拟器里，并没有真正的数据流动。

更新tag则根据第一章中地址划分的内容，对addr进行移位操作即可。

flag先清空， CACHE_FLAG_MASK = 0xff 则 ~CACHE_FLAG_MASK = 0x00 ，然后将最后一位有效位置为有效，并更新时间戳。

原文 http://www.findspace.name/easycoding/1722

正文到此结束