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人们对高性能计算的需求从来没有停止。然而已经非常完善的指令并行技术受线延迟和功率墙的制约,很难进一步带来性能提升,相反存储墙问题使得访存行为对性能的决定性越来越明显。遗憾的是,我们还没有一个非常完善的方法体系,来描述、捕捉、比较并重建程序访存行为。这意味着访存行为分析仍然有许多可以优化的地方,且这些工作可以优化软件性能、指导硬件设计、最终缩短程序执行时间。
本文提出了广义局部性模型,该模型能够分析程序的局部性、亲和性和阶段性三种访存行为特征。主要研究成果包括:(1)量化局部性模型。给出局部性的量化指标,它有助于我们描述、比较程序的局部性。(2)提出混合局部性模型。传统概念上时间和空间局部性没有交叉。本文根据实验研究,将两者联系到一起,并用Cache表面图来描述这个模型。这个模型可以完全体现一个程序的局部性的时间维度和空间两维度的特性。(3)提出广义局部性模型。广义局部性模型是经典局部性模型的扩充,包括程序亲和性和访存阶段性。理论上,广义局部性模型可描述本文所涉及的所有访存行为特征,包括局部性、亲和性和阶段性。