發(fā)布時(shí)間：2019-07-29 13:14

【摘要】：多核處理器架構(gòu)已經(jīng)成為當(dāng)前處理器的主流趨勢(shì),應(yīng)用程序中訪問(wèn)模式的多樣性給多核處理器的末級(jí)Cache帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)。提出了訪問(wèn)模式的多核末級(jí)Cache優(yōu)化方法,它包含"可配置的共享私有Cache劃分"、"可配置的旁路Cache策略"和"優(yōu)先權(quán)替換策略"三個(gè)協(xié)同遞進(jìn)的層次。通過(guò)使用該方法,程序員能夠靈活地改變末級(jí)Cache執(zhí)行行為,從而高效地適應(yīng)應(yīng)用程序訪問(wèn)模式的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的方法能夠顯著降低末級(jí)Cache的缺失率,進(jìn)而提高系統(tǒng)的整體性能。
【圖文】：

上下移動(dòng)�？紤]到實(shí)際應(yīng)用需求以及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，整個(gè)DDＲ空間以2的冪分成8種高低位地址交叉區(qū)間比例。假設(shè)整個(gè)外存空間大小是S，那么對(duì)應(yīng)的高位地址交叉編址區(qū)間的大小分別為S，S/2，S/4，S/8，S/16，S/32，S/64，S/128，剩余區(qū)間采用低位地址交叉編址。程序員可以通過(guò)設(shè)定外存空間的編址方式來(lái)實(shí)現(xiàn)共享Cache與私有Cache空間的劃分。其中，私有Cache空間可以通過(guò)高位地址交叉區(qū)間映射到LLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，即程序員將不同核的私有數(shù)據(jù)分別放置在不同的DDＲ上，DSP核就可以高效地通過(guò)本地LLC就近訪問(wèn)這一區(qū)間，不僅可以減圖1DDＲ空間的高低地址交叉編址方式Fig．1High-lowinterleavedmodeofDDＲspace少互連網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，而且可以減少訪問(wèn)延遲。共享Cache空間則通過(guò)低位地址交叉編址方式將共享數(shù)據(jù)段分散放置在不同的DDＲ，這樣的設(shè)置可以使DDＲ的訪問(wèn)比較均勻，同時(shí)能充分發(fā)揮多個(gè)LLC子體和多個(gè)DDＲ的帶寬。1．2可配置的旁路Cache策略上述可配置的共享私有Cache的劃分策略提高了LLC的整體空間利用率。然而應(yīng)用中普遍存在的零重用數(shù)據(jù)塊訪問(wèn)(如只會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)塊訪問(wèn)一次的流式訪問(wèn)模式)，將會(huì)嚴(yán)重破壞高重用數(shù)據(jù)塊的訪存行為，造成整個(gè)LLC性能的極大損失。為了盡可能地削弱這些低重用數(shù)據(jù)塊對(duì)整個(gè)LLC的影響，通過(guò)可配置的旁路Cache策略使之不緩存在Cache中，并且在實(shí)際處理中，駐留Cache請(qǐng)求與旁路Cache請(qǐng)求隔離，前臺(tái)的可Cache請(qǐng)求不會(huì)被后臺(tái)旁路Cache請(qǐng)求干擾。具體實(shí)現(xiàn)如圖2所示:每一個(gè)子LLC提供一組旁路寄存器，包括旁路使能寄存器、旁路起始地址寄存器與旁路字偏移寄存器，程序員根據(jù)需求通過(guò)設(shè)置這三個(gè)寄存器來(lái)配置其旁路地址區(qū)間。每個(gè)請(qǐng)求源根據(jù)請(qǐng)求地址和旁路寄存器的內(nèi)容判斷請(qǐng)求是否旁路LLC，對(duì)于旁路Cache的請(qǐng)求直圖2

，同時(shí)能充分發(fā)揮多個(gè)LLC子體和多個(gè)DDＲ的帶寬。1．2可配置的旁路Cache策略上述可配置的共享私有Cache的劃分策略提高了LLC的整體空間利用率。然而應(yīng)用中普遍存在的零重用數(shù)據(jù)塊訪問(wèn)(如只會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)塊訪問(wèn)一次的流式訪問(wèn)模式)，將會(huì)嚴(yán)重破壞高重用數(shù)據(jù)塊的訪存行為，造成整個(gè)LLC性能的極大損失。為了盡可能地削弱這些低重用數(shù)據(jù)塊對(duì)整個(gè)LLC的影響，通過(guò)可配置的旁路Cache策略使之不緩存在Cache中，并且在實(shí)際處理中，駐留Cache請(qǐng)求與旁路Cache請(qǐng)求隔離，前臺(tái)的可Cache請(qǐng)求不會(huì)被后臺(tái)旁路Cache請(qǐng)求干擾。具體實(shí)現(xiàn)如圖2所示:每一個(gè)子LLC提供一組旁路寄存器，包括旁路使能寄存器、旁路起始地址寄存器與旁路字偏移寄存器，程序員根據(jù)需求通過(guò)設(shè)置這三個(gè)寄存器來(lái)配置其旁路地址區(qū)間。每個(gè)請(qǐng)求源根據(jù)請(qǐng)求地址和旁路寄存器的內(nèi)容判斷請(qǐng)求是否旁路LLC，對(duì)于旁路Cache的請(qǐng)求直圖2可配置的旁路Cache的實(shí)現(xiàn)流程Fig．2FlowoftheconfigurablebypassCache·80·
【作者單位】： 國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61133007,61402500)
【分類號(hào)】：TP332

【共引文獻(xiàn)】

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7 李曉麗;基于目錄協(xié)議的Cache結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：2520526