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1、精选文档实验项目六： cache 和程序访问的局部性一、实验目的：1.通过实际程序的执行结果，了解程序访问的局部性对带有cache 的计算机系统性能的影响。二、实验要求：1. 在以下程序中，修改或添加必要的语句（如添加计时函数等），以计算和打印主体程序段（即 for 循环段）的执行时间。分别以 M=10 、 N=100000 ； M=1000 、 N=1000 ; M=100000 、N=10 ;执行程序A和程序B,以比较两种for循环段执行 时间的长短。下列程序中给出的数组a 是局部临时变量，分配在栈中，也可改用静态全局变量，或在堆中动态申请空间。程序段 Aassign-array-rows
2、（）int i,j;short aMN;for(i=0;iM;i+)for(j=0;jN;j+)aij=0;程序段 Bassign-array-cols()int i,j;short aMN;for(j=0;iN;j+)for(i=0;iM;i+)aij=0;三、实验报告：1. ( 1)给出源程序(文本文件)和执行结果。#include#include#include#define M 1000#define N 1000void rows()int i,j;short aMN;for(i=0;iM;i+)for(j=0;jN;j+) aij=0;void cols()int i,j;shor
3、t aMN;for(j=0;jM;j+)for(i=0;iN;i+)aij=0;/*void main()time_t start_rows,stop_rows,start_cols,stop_cols;start_rows=time(NULL); /time() 会保存之前的时间， time(NULL) 清空之前 的时间，并保存当前时间rows();stop_rows=time(NULL);printf( 程序段 A 的使用时间： %ld,(stop_rows-start_rows);start_cols=time(NULL);cols();stop_cols=time(NULL);prin
4、tf( 程序段 B 的使用时间： %ld,(stop_cols-start_cols);精度不够高，导致显示结果均为 0*/ void main()LARGE_INTEGER t1,t2,tc,t3,t4,tc2;获取计算机时钟频率QueryPerformanceFrequency(&tc);/QueryPerformanceCounter(&t1);/获取运行程序前高精度计时器的值rows();QueryPerformanceCounter(&t2);/获取运行程序后高精度计时器的值printf( 程序段 A Use Time:%fn,(t2.QuadPart -t1.QuadPart)*1
5、.0/tc.QuadPart);QueryPerformanceFrequency(&tc2);QueryPerformanceCounter(&t3);cols();QueryPerformanceCounter(&t4);printf( 程序段 B Use Time:%fn,(t4.QuadPart - t3.QuadPart)*1.0/tc2.QuadPart);可编辑M=10 , N=100000ODai memoers rnam1ST ”： DieBa杆i. exc*|程序用R U射门怔二11五加3牛1 程序ERe Use Tine = 0,012 783 Pt*ess any ke
6、y to contrnuieM=1000 , N=1000M=10000 , N=10M=10000 , N=10000（2）对实验结果进行分析，说明局部数据块大小、数组访问顺序等和执行时间之间的 关系。程序运行时间程序A（先行后列）程序B （先列后行）M=10 , N=100000.000618M=1000 , N=10000.0063440,012783M=10000 , N=100.0088130.007630局部数据块 主存块大可以充分利用程序访问的空间局部性特点，使得一个比较大的局部空间被一起调到 cache中，因而可以增加命中机会。但主存块不能太大，主 要原因有两个：a.块大使得缺
7、失损失更大，因而需花费更多的时间从主存块读一个较大的块； b. 块大则 cache 行数变小，因而替换的可能性增加，导致命中的可能性变 小。数组访问顺序：因为数组在存储器中是按行存储，所以数组的访问顺序对程序执行效率有影响，且总体上先行后列能提高程序运行效率，因为由程序的局部性原理能提高 cache 命中率，减少访存时间。（ 3 ）分析说明数组 a 分配在静态存储区、堆栈和栈区，对 for 循环段的执行效率有没 有影响。有影响。由上述分析可知，在先行后列访问情况下， M,N 三种取值中程序运行时间都是当在静态数据分配时运行时间小，执行效率高，而在先列后行访问情况下，行列的大小同样影响程序的运行。当 MN 时，在堆区分配空间效率更高。问题：为什么在上述程序中，在行数大于列数时，行优先的执行时间稍大于列优先的执行时间？