# CacheSim

**Repository Path**: hygx/CacheSim

## Basic Information

- **Project Name**: CacheSim
- **Description**: A simulator of Cache
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 3
- **Forks**: 0
- **Created**: 2020-06-07
- **Last Updated**: 2025-11-15

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Cache模拟器(CacheSim)

该程序是大学时《计算机组成与系统结构》的编程实验，我早已毕业多年，但是依然收到很多人的邮件咨询，所以简单描述一下。

该程序模拟了Cache的工作原理并通过读取trace文件得到相应的命中率，能够实现直接映射、全相联、组相联三种映射方式，其中全相联和组相联能够实现随机、LRU两种替换策略。目前三种映射方式均采用回写法，但已经定义了其它写策略的接口，可以很容易扩充。程序具有比较强的鲁棒性，能够接受一定范围的错误输入，并能够比较清晰的提示用户输入。

我尽量缩减了不必要的代码，控制在1000行以内。因为纯粹是为了模拟Cache的工作原理，所以没有过多考虑性能，比如读取30万行的内存地址数据，如果采取全相联的话，需要耗费的时间还是很长的。大家可以帮忙优化下。

程序使用标准C++编写，没有使用三方依赖库，支持Windows/Linux/MacOS。已经提供了Makefile文件，保证不同编译环境的编译一致性。程序中使用了一些C++11标准中的类，比如bitset<T>，所以必须在支持C++11的编译器上进行编译，但现在主流的编译器比如GCC和VS均已支持。本程序编码方式是UTF-8。

如果你只是想查看最后的数据结果，不关心每条数据的具体命中情况请保留base.h中的`#define NDEBUG // For NDEBUG pattern`，否则，程序需要很长的运行时间。

关于该程序的更多背景和说明请参考`Materials`文件夹，测试数据请参考`TestData`文件夹。

如果你对于程序中的内容有所疑问，比如无法在你的机器上正常编译或运行，可以直接在Github上提交issue或者直接发邮件给我<jiangxinnju@163.com>，并附上你的编译环境和报错日志。

如果你觉得该程序不满足你的要求，你可以看下另一个程序：<http://pages.cs.wisc.edu/~markhill/DineroIV/>

关于如何生成trace文件，下面的文章可能会给你一些思路：

* cse240a Project 1: Cache Simulator: <http://cseweb.ucsd.edu/classes/fa07/cse240a/project1.html>
* Intel Pin基础: <https://www.cnblogs.com/long123king/p/3635408.html>
* pin下载: <http://software.intel.com/en-us/articles/pintool-downloads>

## License

+ The MIT License (MIT) <http://mit-license.org/>

## 版本改动

### Version 0.01-0.11:

* 完成基本结构，能够实现直接映射，回写方法的Cache模拟。

### Version 0.12:

* 优化了程序结构，将所有的全局数据变量、结构的定义声明等全部放到了base.cpp/base.h中；将所有的函数的定义和声明放到了functions.cpp/functions.h中。

### Version 0.13:

* 大幅度优化了程序，改善了程序结构，修复了大量隐含bug，并将一直可能隐含bug，但还没有时间解决的部分全部做了标记；改善了提示信息，便于调试。

### Version 0.14:※

* 能够正确实现全相联，随机替换策略、回写法。

### Version 0.15:

* 大幅度优化了程序，改善了程序结构。特别是其中关于条件编译的部分。

### Version 0.16:

* 更改了部分变量的命名，使其更加容易阅读。删除了部分无用文件。

### Version 0.17:※

* 能够正确实现组相联，随机替换策略、回写法

### Version 0.18

* 优化了程序，加快了运行速度

### Version 0.19

* 实现了LRU的基本框架，但是发现了严重bug，可能会产生回退。

### Version 0.20

* 消除了Version 0.19中的严重bug，消除了部分冗余代码。

### Version 0.21

* 编码全部设置为UTF-8

### Version 0.22

* 删除了不必要信息，比如作者信息，退出信息
* 重新format代码
* 删除不必要的using namespace std;

### Version 0.22

* merge部分文件

### Version 0.30

* optimization