A Survey of Cache Simulators

Abstract

Computer architecture simulation tools are essential for implementing and evaluating new ideas in the domain and can be useful for understanding the behavior of programs and finding microarchitectural bottlenecks. One particularly important part of almost any processor is the cache hierarchy. While some simulators support simulating a whole processor, including the cache hierarchy, cores, and on-chip interconnect, others may only support simulating the cache hierarchy. This survey provides a detailed discussion on 28 CPU cache simulators, including popular or recent simulators. We compare between all of these simulators in four different ways: major design characteristics, support for specific cache design features, support for specific cache-related metrics, and validation methods and efforts. The strengths and shortcomings of each simulator and major issues that are common to all simulators are highlighted. The information presented in this survey was collected from many different sources, including research papers, documentations, source code bases, and others. This survey is potentially useful for both users and developers of cache simulators. To the best of our knowledge, this is the first comprehensive survey on cache simulation tools.

Beto, o simulador de memória cache

“…Parte dos estudantes, ao se depararem com abordagens teóricas e cálculos desses procedimentos, não compreendem e param de avançar no percurso formativo. Como não é possível visualizá-los na prática em algum modelo do mundo real, a simulação torna-se uma opção viável ao ensino [2].…”

“…A abordagem pedagógica utilizada no Beto é cognitivista, considerando as possibilidades de exploração e observação que o usuário possui. Existem diversos simuladores de memória cache que são utilizados por projetistas de hardware para avaliar seus projetos de memória cache [2]. Porém, existem poucos simuladores de memória cache visando o ensino do conceito de memória cache de forma pedagógica e com fácil acesso [4].…”

ECS e EMCS: Simuladores de Caches para o Apoio Pedagógico no Ensino de Arquitetura de Computadores

“…Diversos simuladores de caches foram propostos na literatura. Uma compilação e comparação detalhada desses simuladoresé apresentada em [Brais et al 2020]. A Tabela 1 resume as funcionalidades de alguns simuladores e compara-os.…”

Observing the Invisible: Live Cache Inspection for High-Performance Embedded Systems

“…An excellent survey reviewing 28 CPU cache simulators was published by Brais et. al [19]. The most popular is perhaps Cachegrind that belongs to the Valgrind Suite [20].…”