计算机系统结构试验一.docx
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计算机系统结构试验一
计算机系统结构课程
实验指导书
2014——2015学年
第1学期
学生班级：
学生学号：
学生姓名：
指导教师：
教研室：
计算机系统结构教研室
实验：
存贮层次模拟器1
学时：
4学时
实验类型：
（综合/设计）：
设计
一、实验目的与要求
使学生清楚认识虚拟存贮层次结构，熟练掌握常用的几种存储地址映像与变换方法，以及FIFO、LRU等替换算法的工作全过程。
要求用程序实现任意地址流在存储层次上的命中情况，实验结束后提交源程序和实验说明书。
二、实验内容
在模拟器上实现在任意地址流下求出在Cache—主存两层存贮层次上的命中率。
三、实验步骤
1．Cache—主存：
映像方式要实现全相联、直接映象、组相联方式三种方式，并选择每一种映像方式下输出结果；替换算法一般使用LRU算法。
2．要求主存容量、Cache大小、块大小以及组数等可以输入修改。
3．求出命中率；显示替换的全过程；任选一种高级语言来做。
4．要设计简洁、易于操作的界面。
四、实验代码：
privatevoidbutton1_Click（objectsender,EventArgse）//全相联
{if（textBox1.Text==""||textBox2.Text==""||textBox3.Text==""||textBox4.Text==""||textBox5.Text==""）
MessageBox.Show（"请输入数据！
"）;
else
{stringstate="";
stringstr=textBox5.Text;
introw=str.Length;
intmzcs=0,index=0;
floatmzl=0.0f;
intcolumn=Convert.ToInt32（textBox2.Text）;
inti=0,j=0,t=0;
int[]iResult;
iResult=newint[column];
int[]imax;
imax=newint[column];
for（i=0;iimax[i]=0;
if（comboBox1.Text=="装入"）
{intiSeed=Convert.ToInt32（textBox1.Text）;
Randomro=newRandom（iSeed）;
longtick=DateTime.Now.Ticks;
Randomran=newRandom（（int）（tick&0xffffffffL）|（int）（tick>>32））;
intiUp=iSeed;
intiDown=0;
for（i=0;i{for（;t==0;）
{t=1;
iResult[i]=ro.Next（iDown,iUp）;
for（j=1;jif（iResult[i]==iResult[i-j]）
{
t=0;
break;
}}}
for（i=0;idataGridView1.Columns.Add（"first","第"+i.ToString（）+"块Cache"）;
dataGridView1.Columns.Add（"first","状态"）;
index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
for（i=0;i{this.dataGridView1.Rows[index].Cells[i].Value=iResult[i].ToString（）;
}
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[column].Value="Cache初态";
for（j=0;j{index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
for（intk=0;kimax[k]++;
for（i=0;i{if（iResult[i]==（Convert.ToInt32（str[j]）-48））
{
mzcs++;
imax[i]=0;
state="命中";
break;
}}
if（i>=column）
{intk=0;
for（k=0;k{if（iResult[k]==-1）
{
iResult[k]=Convert.ToInt32（str[j]）-48;
state="装入";
break;
}
}
if（k>=column）
{iUp=imax[0];
iDown=0;
for（t=1;tif（iUp{
iUp=imax[t];
iDown=t;
}
iResult[iDown]=Convert.ToInt32（str[j]）-48;
state="命中";
imax[iDown]=0;
}}
for（i=0;ithis.dataGridView1.Rows[index].Cells[i].Value=iResult[i].ToString（）;
}
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[column].Value=state;
}
mzl=1000000*mzcs/row;
textBox6.Text="0."+Convert.ToString（mzl）;
}
else
{
for（i=0;iiResult[i]=-1;
intiUp=0,iDown=0;
for（i=0;idataGridView1.Columns.Add（"first","第"+i.ToString（）+"块Cache"）;
dataGridView1.Columns.Add（"first","状态"）;
if（row<=column）
{iResult=newint[row];
for（i=0;i{iResult[i]=Convert.ToInt32（str[i]）-48;
}
for（i=0;i{index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
for（j=0;j<=i;j++）
{
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[j].Value=iResult[j].ToString（）;
}
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[column].Value="装入";
}
mzl=1000000*mzcs/row;
textBox6.Text="0."+Convert.ToString（mzl）;
}
else
{for（j=0;j{
index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
for（intk=0;kimax[k]++;
for（i=0;i{
if（iResult[i]==（Convert.ToInt32（str[j]）-48））
{
mzcs++;
imax[i]=0;
state="命中";
break;
}}
if（i>=column）
{intk=0;
for（k=0;k{
if（iResult[k]==-1）
{
iResult[k]=Convert.ToInt32（str[j]）-48;
state="装入";
break;
}}
if（k>=column）
{iUp=imax[0];
iDown=0;
for（t=1;tif（iUp{
iUp=imax[t];
iDown=t;
}
iResult[iDown]=Convert.ToInt32（str[j]）-48;
state="命中";
imax[iDown]=0;
}}
for（i=0;i{this.dataGridView1.Rows[index].Cells[i].Value=iResult[i].ToString（）;
}
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[column].Value=state;
}
mzl=1000000*mzcs/row;
textBox6.Text="0."+Convert.ToString（mzl）;
}}}}
privatevoidbutton2_Click（objectsender,EventArgse）//直接相联
{
if（textBox1.Text==""||textBox2.Text==""||textBox3.Text==""||textBox4.Text==""||textBox5.Text==""）
MessageBox.Show（"请输入数据！
"）;
else
{inti=0,j=0,m=0,n=0,row=0,k=0,index=0;
boolstate=false;
m=Convert.ToInt32（textBox1.Text）;
n=Convert.ToInt32（textBox2.Text）;
stringstr=textBox5.Text;
floatmzl=0.00f;
int[]iResult;
iResult=newint[n];
int[]iResult0;
row=str.Length;
stringszt="";
intmzcs=0;
if（comboBox1.Text=="装入"）
{for（i=0;idataGridView1.Columns.Add（"first","第"+i.ToString（）+"块Cache"）;
dataGridView1.Columns.Add（"first","状态"）;
index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
for（i=0;i{iResult[i]=i;
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[i].Value=i.ToString（）;
}
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[n].Value="Cache初态";
iResult0=newint[n];
for（i=0;iiResult0[i]=iResult[i];
for（j=0;j{index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
k=（Convert.ToInt32（str[j]）-48）%n;
if（iResult0[k]==Convert.ToInt32（str[j]）-48）
{mzcs++;state=true;
}else
{iResult[k]=Convert.ToInt32（str[j]）-48;
}for（i=0;ithis.dataGridView1.Rows[index].Cells[i].Value=iResult[i].ToString（）;
}
if（state）{this.dataGridView1.Rows[index].Cells[n].Value="命中";
state=false;
}
else
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[n].Value="替换";
}
mzl=1000000*mzcs/row;
textBox6.Text="0."+Convert.ToString（mzl）;}
else
{for（i=0;idataGridView1.Columns.Add（"first","第"+i.ToString（）+"块Cache"）;
dataGridView1.Columns.Add（"first","状态"）;
iResult0=newint[n];
for（i=0;i{iResult0[i]=-1;
iResult[i]=-1;
}
for（j=0;j{index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
k=（Convert.ToInt32（str[j]）-48）%n;
if（iResult0[k]==Convert.ToInt32（str[j]）-48）
{mzcs++;
state=true}
else
{if（iResult[k]==-1）
szt="装入";
else
szt="替换";
iResult[k]=Convert.ToInt32（str[j]）-48;
}
for（i=0;i{this.dataGridView1.Rows[index].Cells[i].Value=iResult[i].ToString（）;}
if（state）
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[n].Value="命中";
state=false;
}else
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[n].Value=szt;
}mzl=1000000*mzcs/row;
textBox6.Text="0."+Convert.ToString（mzl）;
}}}
privatevoidbutton3_Click（objectsender,EventArgse）//组相联
{if（textBox1.Text==""||textBox2.Text==""||textBox3.Text==""||textBox4.Text==""||textBox5.Text==""）
MessageBox.Show（"请输入数据！
"）;
else
{boolstate=false;
stringcellstate="";
stringstr=textBox5.Text;
introw=str.Length;
intmzcs=0,index=0;
floatmzl=0.0f;
intcolumn=Convert.ToInt32（textBox2.Text）;
intzcount=Convert.ToInt32（textBox4.Text）;
intzpage=column/zcount;
inti=0,j=0,t=0,k=0;
intiUp=0,iDown=0;
int[,]iResult;
iResult=newint[zcount,zpage];
int[,]iResult0;
iResult0=newint[zcount,zpage];
iResult[0,0]=0;
for（i=0;ifor（j=0;jiResult[i,j]=t;
iResult0[i,j]=t;
t++;
}t=0;
int[,]imax;
imax=newint[zcount,zpage];
for（i=0;ifor（j=0;jimax[i,j]=0;
if（comboBox1.Text=="装入"）
{for（i=0;ifor（j=0;jdataGridView1.Columns.Add（"first","主存第"+i.ToString（）+"组"+"第"+j.ToString（）+"页"）;
dataGridView1.Columns.Add（"first","状态"）;
index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
t=0;
for（i=0;ifor（j=0;jthis.dataGridView1.Rows[index].Cells[t].Value=iResult[i,j].ToString（）;
t++;
}
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[column].Value="主存初态";
for（j=0;j{index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
for（k=0;kfor（i=0;iimax[k,i]++;
intstrj=0;
strj=（Convert.ToInt32（str[j]）-48）%column;
for（i=0;iif（strj>=iResult0[i,0]&&strj<=iResult0[i,zpage-1]）
{t=i;
break;
}
for（i=0;iif（（Convert.ToInt32（str[j]）-48）==iResult[t,i]）
mzcs++;
imax[t,i]=0;
state=true;
break;
}
if（i>=zpage）
{iUp=imax[t,0];
iDown=0;
for（k=1;kif（iUp{iUp=imax[t,k];
iDown=k;
}
iResult[t,iDown]=Convert.ToInt32（str[j]）-48;
imax[t,iDown]=0;
}
t=0;
for（i=0;ifor（k=0;k{
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[t].Value=iResult[i,k].ToString（）;
t++;}
if（state）{this.dataGridView1.Rows[index].Cells[column].Value="命中";
state=false;
}
else
this.dataGridView1.Rows[index].Cells[column].Value="替换";
}
mzl=1000000*mzcs/row;
textBox6.Text="0."+Convert.ToString（mzl）;
}
else
{for（i=0;ifor（j=0;jdataGridView1.Columns.Add（"first","主存第"+i.ToString（）+"组"+"第"+j.ToString（）+"页"）;
dataGridView1.Columns.Add（"first","状态"）;
for（i=0;ifor（j=0;jiResult[i,j]=-1;
for（j=0;j{index=this.dataGridView1.Rows.Add（）;
for（k=0;kfor（i=0;iimax[k,i]++;
intstrj=0;
strj=（Convert.ToInt32（str[j]）-48）%column;
for（i=0;i<
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