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实验目的与要求
1、掌握应用程序性能的优化方法；
2、理解存储器层次结构在程序运行过程中所起的重要作用；
3、让学生更好地理解高速缓存对程序性能的影响；
本实验将帮助了解缓存对C程序性能的影响。实验由两部分组成。在第一部分中，将编写一个模拟高速缓存行为的小型C程序（大约200-300行）。在第二部分中，将优化一个小的矩阵转置函数，目标是最小化缓存未命中的数量。
实验设备与软件环境
1．Linux操作系统---64位 Ubuntu 18.04
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C编译环境(gcc)
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计算机
实验过程与结果（可贴图）
第一部分：在csim.c下面编写一个缓存模拟器来模拟cache的行为，并且规定该模拟器用LRU替换策略，即替换某组中最后一次访问时间最久远的一块，还要支持一些输入可选参数
我们知道目前的操作和反馈大概有
操作有四种：
I：加载指令
L：加载数据
S：存储数据
M：修改数据
反馈有三种：
hit：命中
miss：不命中
eviction：替换
首先我们要清楚cache的结构：cache一般分为S组，每组有E块。每块结构为一个有效位v，一个标志位tag，一个数据块data。cache地址分为三部分：标志位tag，组索引s，块偏移b
cache的运作方式是怎样的：
有一个cache地址，这个cache地址提供了标志tag，组索引s和块偏移b
首先根据组索引找到组，然后遍历该组所有块，如果块有效位v为1，则用tag与该块的tag比较，如果相同，那就hit，那就可以匹配
如果遍历完组中所有块，没有hit，那么就miss，这时就需要唤醒替换，把需要的块替换进来
这里替换有一种特殊情况需要判断，就是组满了，组中每一块valid都为1，那么我们要根据LRU策略，选一块最近访问时间最久远的块替换掉
所以，我们的思路就是，需要有一个cache结构，开始构建cache模拟器
定义整个cache。S，E，B分别代表组数，每组块数，每块数据位的字节数
初始化一个cache，这个初始化主要就是申请一个S组，每组E块（一般行和块相等，行是cache的概念，块是主存的概念，我比较喜欢两个都叫块），每块数据B字的cache，然后设置每块的有效位0，标志位-1，时间戳0
根据上面的cache运作机制，我们应当根据cache地址去查找需要的块是否存在，再进行后续操作。该函数遍历该组中所有快，只有v=1且tag相同，那就hit，返回这个块的索引即可。否则miss，且返回-1
我们要排除是否全满这一特殊情况。该函数实现，如果没有全满，则选第一个有效位为0的块作为替换块，返回该索引，如果满了，那返回-1
假设没有满，那我们就设置更新策略，更新返回的索引块即可。这里参数op_set代表第几组，i代表组中第几块。然后LRU的实现策略是更新的这一块的时间戳设置为0，同组中其他有效位位1的块时间戳+1，这样做代表该组中时间戳最大的块为最久没有访问的块
根据上述测实现策略，可以得到LRU策略函数，查找某组中最久没访问的就是找有效位为1的哪一块时间戳最大，查找到该组的索引返回即可，然后再调用update
组装一下update，isfull，findurl三个函数为updateinfo函数
free
gettrace
跑起来后的效果
第二部分
这个需要我们先安装valgrind
sudo apt install valgrind
这道题的要求如下：
1.32×32：miss < 300
2.64×64：miss < 1300
3.61×67：miss < 2000
1.我一开始用的两个for去套，很难实现
A是顺序访问的，每一块8个int会有1个导致miss，剩下7个hit，不用对A的访问进行操作
A在读完一个缓存块的8个int后，会导致B不命中8个缓存块，B会修改这8个缓存块的每一个的第一个int（4字节），这8个缓存块的剩下7个int就没用到
展开循环，A每读一个块的8个int后，我们竖着读下一个块，一共竖着读8个块，这样就能让B修改那8个缓存块的后7个int
2.cache块没有完全利用，我们的cache有8个int啊，4×4展开肯定不能完全利用，那我们还是可以用8×8展开，只不过8×8中再4×4，具体是每一个8×8块中，分别移动左上，右上，左下，右下的4×4块，说白了就是套两层，8×8整体移动，只不过8×8中不是直接用，而是分四次4×4的搬运
3.直接8*8再4*4即可
具体的效果
1.32*32
2.64*64
3.61*67
操作异常问题与解决方案
一开始没有包含对应的unistd导致getopt一致报错，包含一下就可以了。
实验总结
通过实验任务的一步步完成，我仿佛置身于一个编程迷宫，需要用巧妙的策略和算法来解决缓存优化的难题。
替换策略、写回/写分配策略等概念，让我感受到了计算机系统中微妙而又重要的平衡。
通过实现特定的替换策略和写回/写分配策略，我逐渐掌握了如何有效地利用缓存来提高程序性能的技巧。
通过调整缓存策略和优化程序代码，我逐步提高了程序的效率，并体会到了优化对程序性能的重要性。
