csapp：cache lab
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int h,v,s,E,b,S; // 这个是我们模拟的参数，为了方便在函数里调用，设置成全局
int hit_count,
miss_count,
eviction_count; // 命中，未命中，驱逐
char t[1000]; // 存 getopt 中选项内容，表示的是验证中需使用的trace文件名
typedef struct{
int valid_bits;
int tag;
int stamp;
}cache_line, *cache_asso, **cache; // cache 模拟器的结构。由合法位、标记位和时间戳组成
cache _cache_ = NULL; // 声明一个空的结构体类型二维数组
// 打印 helper 内容的函数，-h 命令使用，内容可自定义
void printUsage()
{
printf("Usage: ./csim-ref [-hv] -s <num> -E <num> -b <num> -t <file>\n"
"Options:\n"
" -h Print this help message.\n"
" -v Optional verbose flag.\n"
" -s <num> Number of set index bits.\n"
" -E <num> Number of lines per set.\n"
" -b <num> Number of block offset bits.\n"
" -t <file> Trace file.\n\n"
"Examples:\n"
" linux> ./csim-ref -s 4 -E 1 -b 4 -t traces/\n"
" linux> ./csim-ref -v -s 8 -E 2 -b 4 -t traces/\n");
}
// 初始化cache的函数
void init_cache()
{
//多维数组的开辟要一行行malloc
_cache_ = (cache)malloc(sizeof(cache_asso) * S); // S 组
for(int i = 0; i < S; ++i)
{
_cache_[i] = (cache_asso)malloc(sizeof(cache_line) * E); // E 行
for(int j = 0; j < E; ++j)
{
_cache_[i][j].valid_bits = 0;
_cache_[i][j].tag = -1;
_cache_[i][j].stamp = -1;
}
}
}
/* 更新cache */
void update(unsigned int address)
{
// 索引地址位可以用位运算，-1U是最大整数，64是因为我电脑是64位
int setindex_add = (address >> b) & ((-1U) >> (64 - s));
int tag_add = address >> (b + s);
int max_stamp = INT_MIN;
int max_stamp_index = -1;
for(int i = 0; i < E; ++i) //如果tag相同，就hit，重置时间戳
{
if(_cache_[setindex_add][i].tag == tag_add)
{
_cache_[setindex_add][i].stamp = 0;
++hit_count;
return ;
}
}
for(int i = 0; i < E; ++i) // 查看有没有空行
{
if(_cache_[setindex_add][i].valid_bits == 0)
{
_cache_[setindex_add][i].valid_bits = 1;
_cache_[setindex_add][i].tag = tag_add;
_cache_[setindex_add][i].stamp = 0;
++miss_count;
return ;
}
}
// 没有空行又没有hit就是要替换了
++eviction_count;
++miss_count;
for(int i = 0; i < E; ++i)
{
if(_cache_[setindex_add][i].stamp > max_stamp)
{
max_stamp = _cache_[setindex_add][i].stamp;
max_stamp_index = i;
}
}
_cache_[setindex_add][max_stamp_index].tag = tag_add;
_cache_[setindex_add][max_stamp_index].stamp = 0;
return ;
}
/* 所有行时间戳++ */
void update_stamp()
{
for(int i = 0; i < S; ++i)
for(int j = 0; j < E; ++j)
if(_cache_[i][j].valid_bits == 1)
++_cache_[i][j].stamp;
}
/* 模拟lru */
void parse_trace()
{
FILE* fp = fopen(t, "r"); // 读取文件名
if(fp == NULL)
{
printf("open error");
exit(-1);
}
char operation; // 命令开头的 I L M S
unsigned int address; // 地址参数
int size; // 大小
while(fscanf(fp, " %c %xu,%d\n", &operation, &address, &size) > 0) {
switch(operation)
{
//case 'I': continue; // 不用写关于 I 的判断也可以
case 'L':
update(address);
break;
case 'M':
update(address); // miss的话还要进行一次storage
case 'S':
update(address);
}
update_stamp(); //更新时间戳
}
fclose(fp);
for(int i = 0; i < S; ++i)
free(_cache_[i]);
free(_cache_); // malloc 完要记得 free 并且关文件
}
//===============================================================
int main(int argc, char* argv[])
{
h = 0;
v = 0;
hit_count = miss_count = eviction_count = 0;
int opt; // 接收getopt的返回值
// getopt 第三个参数中，不可省略的选项字符后要跟冒号，这里h和v可省略
while(-1 != (opt = (getopt(argc, argv, "hvs:E:b:t:"))))
{
switch(opt)
{
case 'h':
h = 1;
printUsage();
break;
case 'v':
v = 1;
printUsage();
break;
case 's':
s = atoi(optarg);
break;
case 'E':
E = atoi(optarg);
break;
case 'b':
b = atoi(optarg);
break;
case 't':
strcpy(t, optarg);
break;
default:
printUsage();
break;
}
}
if(s<=0 || E<=0 || b<=0 || t==NULL) // 如果选项参数不合格就退出
return -1;
S = 1 << s; // S=2^s
FILE* fp = fopen(t, "r");
if(fp == NULL)
{
printf("open error");
exit(-1);
}
init_cache(); // 初始化cache
parse_trace(); // 更新最终的三个参数
printSummary(hit_count, miss_count, eviction_count);
return 0;
}