C缓存模拟器初始化问题答案

【问题标题】：C Cache Simulator Initialization issueC缓存模拟器初始化问题
【发布时间】：2014-01-03 01:14:18
【问题描述】：

我必须为我的计算机体系结构课程用 C 语言编写一个缓存模拟器。我对我的要求没有任何问题，我的程序也快完成了，但是我的 CreateCache 方法有问题。出于某种原因，在我创建缓存之后，当我通过索引和标签将单个地址插入缓存时，缓存中的每个集合/块都是相同的。如果我将一个条目添加到 4 组缓存中的第 1 组，则所有 4 组都将具有相同的标签。我的缓存需要能够支持关联（n 路）和直接，并且还必须包括 L1 L2 和 L3 内存。

如果有人可以看看我的方法和结构并告诉我是否有任何明显的错误，我将不胜感激。我已经坚持了好几天了，明天就要交作业了。先谢谢大家了！！

这是我正在使用的结构，以及 createCache 方法。

    typedef struct block {
    unsigned long tag;
    int valid; //0 for invalid, 1 valid
}block;

typedef struct set {
    int numBlocks;
    block *blks;
    int alg;
}set;


typedef struct Cache{
    int FIFO, LRU; //index for alg
    int hits, misses, reads, writes;
    unsigned long accesses;
    int cacheSize;
    int numSets;
    int numBlocks; //total blocks
    set *sets;
    int blockSize;
    int assoc;  //number of lines each in set
    int alg;
}Cache;

这是我正在使用的 createCache 方法。我认为错误在于我如何使用指针并设置集合和块的数组。

Cache createCache(int cacheSize, int blockSize, int alg, int assoc){
    if(cacheSize<=0 || blockSize <=0 || (alg!=0 && alg!=1)){
        perror("Invalid input!");
        exit;
    }
    Cache *new = (Cache*)malloc(sizeof(Cache));
    //initialize all values
    new->hits=0;
    new->misses=0;
    new->reads=0;
    new->writes=0;
    new->alg=alg;
    new->assoc = assoc;
    new->cacheSize=cacheSize;
    new->blockSize=blockSize;
    new->numBlocks=(int)(cacheSize/blockSize);
    new->numSets=(int)(new->numBlocks/assoc);
   // new->set->blk = (block*)malloc(sizeof(block)* new->numSets);
        //creates array with n sets
    if(assoc >= 1){
            set *s = malloc(sizeof(set));
            block *b = malloc(sizeof(block));
            new->sets = s;
            new->sets->blks = b;

            //for each set
            for(int x=0; x < new->numSets; x++){
                new->sets[x] = *s;
                new->sets[x].alg=alg;
                new->sets[x].numBlocks = new->numBlocks;
              //  new->sets[x] = (set*)malloc(sizeof((set* new->numLines);
                for(int y=0; y < assoc; y++){
                    //add for blks[y]
                    new->sets[x].blks[y] = *b;
                    new->sets[x].blks[y].valid = -1;
                    new->sets[x].blks[y].tag = NULL;  //null?
                }
            }
        }//end if
    return *new;
}

为了更易于可视化，这就是我打印缓存时发生的情况。在这个例子中，我创建了一个直接缓存并向缓存中添加了一个地址。

Set 0
 Block 0
 tag 0
Set 1
 Block 0
 tag 0
Set 2
 Block 0
 tag 0
Set 3
 Block 0
 tag 0


Adding address:  7fff006891a8


Set 0
 Block 0
 tag 7fff006891a
Set 1
 Block 0
 tag 7fff006891a
Set 2
 Block 0
 tag 7fff006891a
Set 3
 Block 0
 tag 7fff006891a

【问题讨论】：

在调试器中运行此程序时发现了什么？
调试时一切正常，没有错误。但是，当我将地址添加到集合中的单个块中时，由于某种原因，每个集合/块都会分配给它相同的标签。就好像每个额外的集合/块只是指向第一个的指针。我已尽一切努力尝试修复它，但我迷路了。
1) block *b = malloc(sizeof(block)); 1a) new->sets->blks = b; 您在此处分配 1 个块 2) new->sets[x].blks[y] = *b; 您在此处将其分配给 assoc 成员。顺便说一句：不要强制转换 malloc() 的返回值
问题出在哪里？我不确定我会如何纠正它，因为我已经尝试了我能想到的一切。最终，我需要一个集合数组，每个集合都有一个块数组，等于关联的数量。
block *b = malloc(assoc * sizeof *b);

标签： c caching memory simulator allocation

【解决方案1】：

在我分配的 for 循环中我做错了什么吗 new->sets[x] = *s 的值？

准...由于您设置了new->sets = s，对于x = 0，new->sets[x] = *s 等价于*s = *s。主要错误是您将所有new->sets 的blks 指针设置为一个且相同的block *b（通过将*s 复制到每个new->sets[x] 以使x = 0 到numSets-1）。正确的初始化是：

    if (assoc >= 1)
    {
            set *s = malloc(new->numSets * sizeof(set));
            new->sets = s;
            for (int x=0; x < new->numSets; x++)
            {   // for each set
                new->sets[x].blks = malloc(assoc * sizeof(block));
                new->sets[x].alg = alg;
                new->sets[x].numBlocks = assoc;
                for (int y=0; y < assoc; y++)
                {
                    new->sets[x].blks[y].valid = -1;
                    new->sets[x].blks[y].tag = NULL;
                }
            }
    }

【讨论】：