随计算机技术的快速发展,CPU与存储设备之间发展速度的不平衡性日益明显,这使得让处理器充分发挥性能正在变得越来越困难。为了解决这一问题,目前在系统中常采用Cache技术,在某些场合,对Cache升级甚至比对处理器升级更能获得有效系统性能。因此,采取适当方法利用Cache使系统发挥最大性能是设计者追求的目标之一。但在已有条件下,如何测试设计者提出的方案,是一个棘手的问题。本文给出了一个利用软件模拟硬件的方法,这种方法可以有效解决上述问题。文中通过软件模拟实现了Linux中Cache的管理机制。这种模拟方法,可以在有限的条件下预测某一方案的可行性、降低系统开发成本和开发时间。在实现系统时,考虑到Cache和数组对数据进行组织时的相同特点,整体采用了利用数组模拟Cache,将Linux中对Cache的管理过程模拟为对数组的操作过程这一方案。由于对Cache的管理和设计方案的优劣主要是通过Cache命中率和有效Cache比率来反映的,这需要大量的数据,系统设计时,所需测试数据采用由用户提供及利用随机函数自动生成相关参数并对操作内存区域进行等分取地址等方法结合产生。此外,在程序设计中充分考虑了如地址映射方案、替换策略等影响Cache性能的因素,针对不同方案给出了测试数据并从中比较得出Linux选用管理策略的优劣性。全文对系统结构和系统主要组成部分的功能及涉及到的相关解决方案作了详细论述。经运行证明,系统提供的测试数据符合保证Cache设计的程序局部性原理的规律并且整个系统运行的结果与Linux中相关设计相一致,达到了预期设计目的。因此,本系统可以为Cache相关研究及类似问题的解决提供指导方案。