Simulador de Cache Parametrizável

Disciplina: Arquitetura e Organização de Computadores II

Autores:

• Milena Ferreira
• Kananda Winter

Descrição

Este projeto consiste em um simulador de cache funcional e parametrizável, desenvolvido para a disciplina de Arquitetura e Organização de Computadores II. O programa simula o comportamento de uma hierarquia de memória cache, permitindo ao usuário configurar dinamicamente suas principais características através de parâmetros de linha de comando. O simulador processa um arquivo binário contendo uma sequência de endereços de memória de 32 bits e analisa o desempenho da configuração de cache especificada, calculando métricas essenciais como taxas de hit e miss (compulsório, de capacidade e de conflito).

Funcionalidades

• Configuração flexível: Permite definir o número de conjuntos, tamanho do bloco e nível de associatividade
• Políticas de substituição: Suporte para Random (Aleatória), FIFO (First-In, First-Out) e LRU (Least Recently Used)
• Múltiplos formatos de saída: Formato detalhado para análise humana e formato padrão para avaliação automatizada
• Simulação realística: Baseada em endereços de 32 bits com cache endereçada a byte

Como Executar

O simulador deve ser executado via linha de comando. O nome do executável deve ser cache_simulator, independentemente da linguagem de programação utilizada.

Formato do Comando

python cache_simulator.py <nsets> <bsize> <assoc> <substituição> <flag_saida> <arquivo_de_entrada>

Detalhamento dos Parâmetros

• <nsets>: O número total de conjuntos (ou linhas) na cache
• <bsize>: O tamanho de cada bloco em bytes
• <assoc>: O grau de associatividade (número de vias por conjunto)
• <substituição>: A política de substituição para caches associativas:
  • R: Aleatória (Random)
  • F: FIFO (First-In, First-Out)
  • L: LRU (Least Recently Used)
• <flag_saida>: Controla o formato da saída:
  • 0: Formato livre com textos e labels (ex: "Taxa de hit = 90%")
  • 1: Formato padrão para avaliação (valores numéricos separados por espaços)
• <arquivo_de_entrada>: Caminho para o arquivo binário com endereços de 32 bits (formato big-endian)

Formato de Saída Padrão (flag_saida = 1)

Os resultados são exibidos na seguinte ordem:

1. Total de Acessos
2. Taxa de Hit
3. Taxa de Miss
4. Taxa de Miss Compulsório
5. Taxa de Miss de Capacidade
6. Taxa de Miss de Conflito

Exemplo de Uso

Simulação com cache de 256 conjuntos, blocos de 4 bytes, mapeamento direto, política aleatória e formato padrão:

python cache_simulator.py 256 4 1 R 1 bin_100.bin

Saída Esperada:

100 0.9200 0.0800 1.0000 0.0000 0.0000

Notas Técnicas

• O simulador trabalha com endereços de 32 bits em formato big-endian
• A cache é endereçada a byte
• Todas as taxas são calculadas como valores decimais entre 0 e 1
• O arquivo de entrada deve conter endereços sequenciais em formato binário