块大小
块大小也是缓存的一个重要物理参数。Intel声称PIII系列的缓存块大小为32字节，P4的为64（L1）和128（L2），AMD声称Athlon系列的缓存块大小为64字节。对这些声明，我们都必须通过测试数据来检验其真实性。
首先看一下L1的块大小的测试。我们用取一定大小的一块内存来测试L1的块大小。设所用的内存大小为MemSize，则其应该满足如下条件：
2L1Size<=MemSize<=L2Size
在这个条件下，L1的命中率将随着不同的操作顺序而变化，因为数据集大小已经超过L1大小；而L2的命中率将是100％，因为数据可以完全放在L2中。
在讨论之前定义几个变量：（1）BlockSize表示缓存实际的块大小；（2）ItemSize表示每个测试核心语句操作的数据单元大小，在我们的讨论中一般是4字节（32位操作）；（3）n=BlockSize/ItemSize表示每块中的数据单元数；（4）HitRate表示L1的命中率；（5）MissRate=1-HitRate表示L1的不命中率；（6）Latency表示访问的平均延迟，在这里也可以叫做平均访问时间；（7）Penalty表示L1未命中而L2命中时的附加开销。不失一般性，可以设其中BlockSize、ItemSize和n均是2的指数且BlockSize>=ItemSize。
为说明问题，我们举一个仅有1块的缓存的例子，如下图所示：
设L1Size=BlockSize=32B，ItemSize=4B，MemSize=64B。
首先看顺序访问。第一次访问单元0，则L1未命中，将内存块1调入缓存。后续的7次访问（地址1～7）都是L1命中。然后是访问单元8，显然由是一个L1未命中，将内存块2调入缓存。后续的7次访问（地址9～F）又都是L1命中。然后是绕回地址0，将再次重复前面的操作。可见，在这个过程中，不失一般性可知道：MissRate=1/n。另外，我们还可以知道，在采取LRU和类似替换策略的缓存中，这个结论可以适用于任何大小和任何相关路数的缓存（具体过程很简单，这里就不再说明了）。对于采取其它替换策略的缓存（比如随机替换策略），在MemSize远大于L1Size的时候也是近似适用的。
下面看以8字节为单位的块跳跃访问方式。这种方式下，其访问的地址顺序是：
0 2 4 6 8 A C E 1 3 5 7 9 B D F ......
与上面类似，可以知道每相邻的4次内存访问将有一次L1未命中事件。不失一般性，可知道：MissRate=2/n。
同理可知当跳跃单位为4个内存单元时，MissRate=4/n,......于是可得下表：
| 跳跃间隔 | 1（顺序） | 2 | 4 | ...... | (1<<i) (<n) | ...... | n | >n |
| MissRate | 1/n | 2/n | 4/n | ...... | (1<<i)/n | ...... | 1 | 1 |
首先MissRate随着跳跃间隔的增加而线性增加，当达到1的时候就不再增加了（废话！未命中率可能超过1吗？？？）。而MissRate将直接影响缓存的性能，这一点似乎不用说明了。所以我们只要逐渐地增加跳跃间隔，直到性能不再下降，就可以推测出块大小。至于分析是否正确将在后面的实验中用数据来检验.
对L2来说，情况是完全相同的，就不再说明了。
下面是测试数据，分成L1和L2的2组：
其中横坐标表示块大小。前3行是读操作的产出，Latency是用RL/04测量的平均访问时间，HitRate是根据上面的分析计算出的命中率。Penalty是未命中附加开销，是根据公式计算出的。根据缓存理论，有：
Latency = HitTime + MissRate*Penalty ===> Penalty = (Latency-HitTime)/MissRate
其中HitTime是以前测试L1性能时得到的Latency参数。
首先把L1的数据画成曲线：
由于测试数据表示成完成一个操作的平均周期数（产出），所以数值越小性能越好。在16～32字节处的陡升充分说明了PIII的L1的块大小为32字节。再看一下L1的Penalty，可以看出在所有情况下计算出的Penalty都是很接近的，说明这里非常符合缓存的理论模型。
这里还要对上面的曲线的一个现象进行说明。对Read16，跳跃步长为4、8和16的性能都是一样的。这其实是因为它们本来就是相同的操作。对于跳跃步长小于ItemSize的情况，在语义上是有问题的，所以测试中如果发现这种情况，就强制把跳跃步长设成ItemSize。所以在这里会有1条水平线。同样的情况发生在Read08的跳跃步长为4和8的情况。
L2的情况与L1相同，这里就不分析了。需要指出的是L2的Penalty不再是一个常数，可见这里缓存理论需要修改。至于如何修改才能符合实际情况，我还没有想出来。有知道的请告诉我！
