本发明提出了一种基于ＧＰＵ的Ｃａｃｈｅ模拟器及其时间并行加速方法，该Ｃａｃｈｅ模拟器包括初始化模块、Ｔｒａｃｅ分段模块、ＧＰＵ并行模拟模块、ＧＰＵ并行修正模块与统计计算模块，本发明建立在具有强大的高性能并行计算能力的ＧＰＵ上，具备多粒度、多配置能力和并行模拟的特性，并采用时间并行加速方法，对较长Ｔｒａｃｅ序列进行分段，在ＧＰＵ上实现多Ｔｒａｃｅ段的并行模拟，模拟过程中利用ＧＰＵ并行修正模块修正模拟过程造成的误差。本发明提高了Ｃａｃｈｅ模拟效率，更好的利用了计算资源，同时实现了较高的性价比。