现代处理器中层次化的Cache设计已成为缓和CPU和主存之间的速度差距的重要手段。随着芯片集成制造工艺的日益发展，拥有多级Cache结构的CMP处理器已成为桌面应用和高端计算的主流平台。 模拟技术在诸如军事、医学、科研等领域的工作中都有着不可忽视的作用。计算机硬件体系结构开发具有周期长、验证困难的特点，而模拟技术可以极大地弥补这一缺陷。而对于计算机软件应用领域，研究人员则可以通过模拟的方法分析软件运行行为，提出软件优化的方案。 本文针对当前Cache模拟的研究现状，以Pin工具软件为基础，提出并设计了一个面向当今主流计算平台——CMP体系架构下的Cache访问模拟器——CCSim，并从可扩展性和易用性角度对其进行了性能测试与分析。本文主要的工作和特色如下： 1.实现了传统访问方式下的CMP Cache模拟框架——CCSim。该框架包括三个模块：初始化模块、装载模块和Cache模拟模块。它采用Pin软件系统作为底层工具，良好地继承了Pin高性能的特性。此外，本文将Cache模拟模块和Pintool分离的设计方案更进一步优化了CCSim的性能。 2.在CCSim中给出了定义良好的Cache模型的组织设计方案，不仅可以模拟同构CMP的Cache模型，针对异构CMP结构的模拟也仅需要在参数设置和初始化方面做少许改动。此外，设计良好的替换算法和Cache一致性协议的接口可以方便用户添加新的算法和协议。本文还特别扩展了CCSim的Cache访问方式和Cache一致性协议，使其可以对最新的Barcelona四核处理器的Cache访问模式进行模拟。 3.使用CCSim对不同访问模式下的CMP Cache访问、共享Cache的竞争进行了模拟测试与结果分析，验证了CCSim的功能和可扩展性。