如何用SimpleScalar进行cache性能研究（六）victimcache

　　在最近一系列的文章中，我们集中介绍了在计算机体系结构学术界广泛使用的一款模拟器SimpleScalar，包括SimpleScalar中的各种模拟器，以及模拟器的运行，提到了影响cache性能的几个方面：容量、块大小、相关度、替换算法。
　　我们通过四篇文章中对应的四个实验，详细介绍并分析了影响变化过程。在第五篇文章《如何用SimpleScalar进行cache性能研究（五）--引入victim cache》中，我们进一步的介绍了一个设想，如果我们在cache和它的下一级存储器的数据通路中间，增加一块全相连，且容量较小的cache，将上面讲到的在替换过程中，被移出的失效块（称为victim），放入这个小cache里面，以供后面使用。这样的话，cache性能是不是会有一个较大的提升呢？
　　今天我们通过一些实验结果来论证这个设想。我们的评价指标主要关注以下两点：一级数据cache的miss rate；一级指令cache的miss rate。情况一
　　统计不添加victim cache，并且保持指令cache不变，只是数据cache的sets变化的情况下，指令L1级和数据L1级cache 的miss rate。
　　表一 情况一统计数据
　　根据表一数据，得到的曲线如下图所示：
　　图一 情况一对应变化趋势情况二
　　统计添加victim cache，并且保持指令cache不变，只是数据cache的sets变化的情况下，指令L1级和数据L1级cache 的miss rate。
　　表二 情况二统计数据
　　根据表二数据，得到的曲线如下图所示：
　　图二 添加与不添加victim cache统计数据变化曲线
　　结果分析： 从上面图一和图二中我们可以看出，一片victim cache的加入，对于测试程序test-math来讲，它对数据L1（DL1）和指令L1（IL1）的miss rate和IPC的影响十分有限，改变不是很大。但是，伴随着D-cache的sets的不断变大，victim cache的hit rate开始明显的不断降低。
　　这说明随着cache的增大，victim cache对cache性能的影响作用在不断减小。情况三
　　统计不添加victim cache，并且保持指令cache不变，只是数据cache的block size变化的情况下，指令L1级和数据L1级cache 的miss rate。
　　表三 情况三统计数据
　　根据表三数据，得到的曲线如下图所示：
　　图三 情况三对应变化趋势情况四
　　统计添加victim cache，并且保持指令cache不变，只是数据cache的block size变化的情况下，指令L1级和数据L1级cache 的miss rate。
　　表四 情况四统计数据
　　根据表四数据，得到的曲线如下图所示：
　　图四 添加与不添加victim cache统计数据变化曲线
　　结果分析：通过上图可以看出，在添加和不添加victim的前后，IL1、DL1的miss rate以及IPC的变化并不是很大。但是伴随着D-cache的block size的变化，IL1和DL1的miss rate增长迅速，并且IPC的呈现出很快的下降趋势。也就是说，cache的性能下降了。与此同时，一同下降的还有victim cache的hit rate。
　　这意味着victim cache的hit rate降低，导致cache的各项性能也跟着下降了。
　　小结
　　今天的两组对比试验，从结果来看，和我们理论分析是一致的。
　　因为时间关系，今天只进行了这两组对比试验，后面的时间，我会再继续进行其他的对比试验，欢迎大家继续关注。另外大家对试验有什么建议，也欢迎和我进行讨论。