1. 研究目的与意义
21世纪是一个信息化的时代，随着通讯和集成电路行业的不断发展，人们的生活水平也不断提高。而高性能CPU又是这一行业的心脏。大到航天、军工小到微型计算机、冰箱、空调、手机、游戏机都有着这样一颗心脏高性能CPU。当然，由于CPU的用途各不相同，他们所采用的体系结构也不一样，设计时候的侧重点也有区别，如手机多数采用的是ARM结构的芯片，微机大多采用X86芯片，而工作站和服务器则多数使用Alpha结构的CPU，同时Alpha结构的CPU也会应用于军事领域。所以说它是使系统智能化的关键部件。目前我国信息技术虽然正是处在飞速发展的阶段，但是还很不成熟，许多行业核心技术还很依赖于美国，比如EDA软件，主要依赖3大公司Cadence、Synopsys、Mentor Graphics。而高性能微处理器更是依赖于大量进口。所以发展具有自主知识产权的国产高性能微处理器更是迫在眉睫，这样不但能在行业中摆脱受制于人的窘境，还能提高数字产品的竞争力和利润空间。对于航天军工事业也是有百而无一害，还可以大大提高国家信息安全。因此，我认为大力发展国有高性能CPU对于整个国家的经济和军事以及国家安全有着重大的战略意义。
Cache即高速缓冲存储器,位于CPU与主存之间,是现代计算机不可缺少的组成部分,其性能的高低可直接影响计算机整体的工作效率。Cache（高速缓冲存储器）是一种位于芯片与主存DRAM（Dynamic Random Access Memory）之间的静态存储器。它的容量大于CPU中的RF（Register-File）而小于DRAM，它的主要功能是解决高速CPU到低速DRAM读取数据时的瓶颈问题。由于工艺的发展L1和L2 cache可以被集成在CPU内部，所以其频率可以等于CPU的主频。当CPU直接从cache读取数据时就能解决这一瓶颈问题。所以cache之中一直存放着一些CPU中常用的数据。但如果CPU要访问的数据在cache中不存在，CPU就只能直接访问在主板上的主存，这一现象被称为cache的不命中。因此提高cache的命中率，进而达到进一步提高CPU性能为目的就显得尤为重要。
2. 研究内容和预期目标
所谓统一Cache，是指指令和数据使用同一Cache存储空间。
本课题要求在集成开发环境中，用程序模拟统一Cache的Cache控制器的不同映射方法及地址转换等功能。需要设计若干数据结构来模拟诸如Cache、主存、快表等部件，选定若干种映射方法和替换算法，比较Cache命中率。在VC或JAVA开发环境中，用程序模拟Cache控制器的地址转换、替换算法等功能。为此要设计若干数据结构来模拟诸如Cache、主存、快表等部件，对于不同的映射方法和替换算法，比较Cache工作效率。利用VC、C#或JAVA开发友好的用户界面，可直观的演示Cache控制器的工作过程。
在设计过程中，这一系列的难点都有待我去努力解决。就要求我要有先进的设计理念；良好的半导体器件知识和生产工艺方面的知识；更要熟悉Cache的物理结构；并且能够做到熟练地使用所掌握的软件，提高课题的设计效率。
3. 研究的方法与步骤
1. 安装开发环境：VC、C#或者JAVA
2. 采用JAVA，安装Eclipse Java EE IDE for Web Developers.Version: Helios Release VE1.5
3. 开发应用程序，能够模拟Cache在采用不同的映射方法和替换算法时的访问方法，比较Cache工作效率。
4. 参考文献
[1] 赵满来，可视化JAVA GUI程序设计基于ECLIPSE VE开发环境，清华大学出版社，2010.11
[2] Walter Savitch，Problem Solving with C Sixth Edition，清华大学出版社，2007.6
[3] David D.Riley，JAVA程序设计对象和软件工程方法，机械工业出版社，2007.2,第1版
5. 计划与进度安排
序号 起讫日期 工作内容
1 2022.1.152022.3.1 课题调研、文献检索
2 2022.3.12022.4.9 毕业设计开题报告
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