CMP体系结构的L2 Cache替换算法研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zdhm
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近40年来,处理器与存储器访问速度之间存在着巨大的差距导致内存墙问题变得越来越严重,成为影响系统性能最主要的瓶颈之一。现代计算机体系结构中广泛采用Cache来缓解两者之间的速度差距。在典型的CMP(Chip Multi-Processor)体系结构中,多个处理器核共享二级Cache,提高了二级Cache利用率并且能避免复制存储器硬件资源。但处理器核的分支错误预测导致错误路径上的加载缺失向共享的二级Cache中写入无用数据,造成二级Cache的污染,降低了其它核对二级Cache空间的占用率,增加了二级Cache缺失率,引起存储资源线程分配的不均衡,甚至导致线程饥饿。因此Cache的替换算法是保证效率的关键。如何在尽可能小的开销下,提高Cache的命中率,使处理器获得尽可能高的性能,成为当前Cache研究的一个重要课题。本论文详细研究了常见的CMP中Cache资源分配及其共享Cache的替换策略。通过对伪LRU算法进行详细分析,改进了伪LRU算法,提出了FPLRU算法,详细设计和实现了分支信息缓冲器(BIB),通过BIB来记录预测路径的相关信息,从而尽早的将错误路径数据从二级Cache中替换出去,增加了利用数据局部性的可能。基准测试程序实验结果表明FPLRU算法与伪LRU算法相比Cache失效率有较为明显的降低。CMP结构中共享L2 Cache,当多个线程运行时,由于资源竞争导致Cache失效增加和系统性能下降。为了研究L2 Cache中线程的变化情况,提出了一种预测L2 Cache失效的Shared-Cache模拟技术,主要利用循环序列和栈处理技术分析预测L2 Cache的强制性Cache失效、共享数据的Cache容量失效和私有数据的Cache容量失效。利用实验验证了模型的有效性,结果表明该模型能够准确预测L2 Cache的失效。另外,本论文对SimpleScalar模拟器及CMP-SIM模拟器的Cache模拟及实现机制做了大量的分析及研究工作,用CMP-SIM模拟器及基准测试程序进行实验。最后,对上述算法进行了详细的评估、分析。
其他文献
视频点播简称VOD,是Video On Demand的英文缩写,它是指用户可以在任何时刻从服务器(群)中获取所需的任意长度的音、视频数据到客户端播放的应用,是一种新颖的交互式多媒体服务。
学位
混沌是非线性动力学系统所特有的一种运动形式,它是产生于确定性系统,敏感依赖于初始条件的往复性稳态非周期运动,类似于随机振动而具有长期不可预测性,特别适合于保密通信领
数据仓库技术是数据库技术的一个研究方向,能够有效的管理传统数据库产生的历史数据,并向各种决策支持应用如联机分析处理、数据挖掘等提供有力的数据支持,适应了企业用户对数据
无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)是一种由大量微型传感器节点组成的面向任务的无线自组织网络。其中,路由问题作为WSN中的关键技术之一,已吸引了各学术界和
数字图象加密源于早期的经典加密理论,其目的是将一幅给定的图象按一定的变换规则在空域或频域将其变换为一幅杂乱无章的图象,从而隐藏其图象本身的真实信息。数字水印技术作
串行ATA(Serial Advanced Technology Attachment,SATA)是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口标准。具有支持热插拔,传输速度快,执行效率高等特点。同时,SATA总线使用嵌入
离群点检测和聚类问题作为数据挖掘领域的经典课题,一直受到学术界的广泛关注。然而,随着传感器网络的普及以及“大数据”时代的到来,越来越多的数据由传统的静态数据向动态
本文基于软件测试方法,结合面向对象语言的特点,重新划分了面向对象的软件测试层次。分析面向对象语言对软件测试产生的影响,提出面向对象软件测试的测试模式和测试策略,对面
瓦斯爆炸事故是煤矿井下主要重大灾害之一。为了预防瓦斯爆炸事故,各煤矿企业采取了种种措施,其中之一就是煤矿安全监控系统。其原理就是井下各个工作面设置瓦斯传感器,通过电缆