Cache simulator developed for computer architecture discipline 2.

Enunciado

Foi desenvolvido 3 arquivos os quais são essenciais para a execução do trabalho aqui apresentado:

1. SimulatorCache.c
2. library.c
3. library.h

Um executável do simulador também foi adicionado para que não haja necessidade de recompilar o código novamente:

• SimulatorCacheExecutavel

Execucao do simulador

Para executar o simulador basta por linha de comando passar a seguinte instrução:

./SimulatorCacheExecutavel

Dessa forma será executado o simulador no modo default onde ele contém as seguintes configurações:

• Numero de conjuntos = 1024.
• Tamanho do bloco = 4.
• Associatividade = 1.
• Arquivo de leitura = arqBinario1.dat.

O simulador permite a configuração da cache da forma que o usuário bem desejar, bastando passar por linha de comando as seguintes instruções

./SimulatorCacheExecutavel <Numero_de_Conjuntos> <Tamanho_do_Bloco> <Nome_do_Arquivo>

O nome do arquivo deve-se incluir o formato desejado, como no exemplo abaixo:

./SimulatorCacheExecutavel 2048 4 2 arquivoBinario2.dat.

Com a falta de algum dos argumento o simulador não executará.

O simulador conta com 5 arquivos binários diferentes em endereços e quantidade para que possa ser usado, dando ainda a possibilidade de o usuário por conta própria inserir quantos mais desejados.

1. arqBinario1.dat.
2. arqBinario2.dat.
3. arqBinario3.dat.
4. arqBinario4.dat.
5. arqBinario5.dat.

Sendo uma relacao quantitativa de arqBinario1.dat < arqBinario2.dat < ... < arqBinario5.dat.

Descricao do funcionamento do simulador

O simulador possui uma estrutura que contém todos os dados os quais será preciso para sua execução. A cache foi pensada como uma matriz NxM onde N = Numeros_de_conjuntos e M = Associatividade + 1. Tal matriz trabalha com inteiros, para maior facilidade no tratamento dos endereços, pois sabe-se que utilizando a função mod em um inteiro decimal, ela nos retornara a oposição a qual o endereço devera ocupar. Dessa forma quando um endereço é solicitado basta chamar a função mod como dito anteriormente, e verificar se o endereço se encontra nessa posição na cache (a matriz explicada acima) caso o endereço esteja lá, um hit é contabilizado, podendo prosseguir para as próximas operações. porém se o endereço não estiver lá, um miss será contabilizado e tratado entre os 3 tipos de misses: Compulsório, conflito e capacidade. Logo após tal tratamento, será efetuado a escrita do endereço na cache na posição a qual ela devera ocupar, a posição será dada de acordo com a configuração da cache. Pois se a cache for totalmente associativa, pode-se escrever em qualquer posição dentro do bloco até sua capacidade ser preenchida, quando a capacidade máxima é atingida, o endereço passa a ser escrito em uma posição randômica (politica de substituição randômica). Se a cache for mapeamento direto, será necessário somente escrever na posição dada pela função mod, ou seja, caso haja um endereço lá dentro, não será preciso calcular uma nova posição para ser escrita, basta somente realizar a substituição do endereço. Caso seja entre os dois extremos (mapeamento direto e totalmente associativo), verifico se na posição retornada pela função mod há espaço dentro do bloco para escrita, se houver, escrevo em tal posição livre, caso não tenha, realizo a função randômica que me dará uma posição aleatória dentro do bloco para a escrita.

Descricao dos codigos disponiveis

simulatorCache.c

O arquivo simulatorCache.c contém a função main do programa somente, onde realiza os seguintes passos:

1. Recebe por parâmetro as configurações desejadas pelo usuário ou seta o as configurações default da cache.
2. Realiza a chamada da função que realiza a leitura dos arquivos (será falado posteriormente).
3. Realiza a chamada da função que realiza a procura do endereço na cache (será falado posteriormente).
4. Realiza a chamada da função que realiza a impressão dos resultados obtidos ao executar o simular.

library.h

O arquivo library.h contém os headers das nossas funções além de ser o arquivo o qual as explica, para maior facilidade tais comentários serão aqui discorridos ao usuário.

typedef struct cacheComplete cacheConfig

Contém todos os dados relevantes sobre a cache, como:

• As configurações passadas pelo usuário.
• Resultados obtidos a partir da execução do simulador.

void startCache(cacheConfig *AcessCache).

Função encarregada de alocar a cache, com as configurações default ou passadas pelo usuário, criando um matriz de numero_de_conjunto x associatividade +1, onde será possível procurar e escrever os endereços passados pelos arquivos binários.

void searchEnd(cacheConfig *AcessCache).

Função encarregada de realizar a procura de um determinado endereço lido do arquivo binário. Sendo também a função com o papel mais importante, pois nela será tratado:

• Hit na cache.
• Miss na cache.
• Tipos de misses gerado.
• Chama a função a qual desempenhada a verificação de qual linha determinado endereço deve ocupar.
• Chama a função a qual desempenha a escrita de determinado endereço na cache caso ele venha a não ser encontrado.

Como dito é a função mais importante do código, pois ela que rege o fluxo e comportamento do programa.

long unsigned int indexMod(long unsigned int value, long unsigned int mod).

Função encarregada de realizar a operação mod, entre o endereço e as n_entradas que a cache possui.

void writeCache(cacheConfig *AcessCache, long unsigned int index, int endValue).

Função encarregada de realizar a escrita de determinado endereço o qual não foi encontrado pela função searchEnd(). Seu papel é realizar a atualização do bit de verificao da cache para 1 (de forma a indicar que há um endereço nessa entrada da cache), e escrever o dado na posição correta. Quando se tem um maior nível de associatividade como em alguns casos que podem ser testado no simulador, esta função se encarrega de encontrar o lugar adequado no bloco e na cache e quando necessário substituir algum dado existente na cache, realiza também a escolha randomica da posição a qual o endereço passara a ocupar.

void printResults(cacheConfig *AcessCache).

Função encarregada de apenas exibir na tela as configurações da cache, os dados os quais o simulador fez uso para sua execução e os resultados obtidos após o termino da mesma.

int conversion(int val).

Função encarregada de realizar a conversão do endereço lido do arquivo, tal ação se fez necessário pelos arquivos se encontrarem em big endian, dessa forma os endereços passão a ser tratados como inteiros decimais.

int* readEnd(cacheConfig *AcessCache).

Função encarregado de realizar a leitura dos arquivos binários, chamando a função conversion() para tratamentos dos dados, após armazenando-os em um vetor para que possa ser utilizado como inteiros decimais durante a execução do simulador.