【摘要】：在多核共享緩存結(jié)構(gòu)下，當(dāng)多個(gè)應(yīng)用程序并行執(zhí)行時(shí)會(huì)競(jìng)爭(zhēng)緩存，并且污染其它應(yīng)用程序在緩存中的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致系統(tǒng)的整體性能下降。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)共享緩存進(jìn)行劃分，可以有效改善緩存競(jìng)爭(zhēng)和污染所帶來(lái)的負(fù)面影響。靜態(tài)緩存劃分方法在應(yīng)用程序執(zhí)行前就劃分好緩存，并且在程序執(zhí)行過(guò)程中保持不變，這種方法簡(jiǎn)單但是缺乏靈活性，并且當(dāng)應(yīng)用程序的行為非常復(fù)雜時(shí)不一定能提升系統(tǒng)的性能；動(dòng)態(tài)緩存劃分方法根據(jù)程序運(yùn)行時(shí)信息動(dòng)態(tài)調(diào)整緩存的劃分比例，但是難以確定緩存動(dòng)態(tài)調(diào)整的最佳時(shí)機(jī)以及緩存分配的比例。 針對(duì)上述問(wèn)題，基于程序階段行為的共享緩存動(dòng)態(tài)劃分方法根據(jù)程序的階段變化確定緩存劃分的時(shí)機(jī)，利用在線生成的缺失率曲線制定緩存分配的比例。通過(guò)對(duì)程序的階段行為進(jìn)行分類，只需對(duì)每一種不同的階段行為計(jì)算一次缺失率曲線，由于程序的某些階段行為在程序的執(zhí)行過(guò)程中可能重復(fù)出現(xiàn)，這樣做可以減少計(jì)算缺失率曲線的開(kāi)銷。當(dāng)程序的階段發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，根據(jù)程序的缺失率曲線制定緩存劃分策略，對(duì)程序的緩存進(jìn)行重新分配，為緩存劃分時(shí)機(jī)提供依據(jù)，避免對(duì)緩存進(jìn)行盲目的調(diào)整。利用現(xiàn)代商業(yè)處理器上集成的硬件計(jì)數(shù)器單元跟蹤程序的運(yùn)行時(shí)特征信息，利用這些信息分析程序的階段行為和計(jì)算缺失率曲線。為了平衡階段行為分析的準(zhǔn)確度和開(kāi)銷，采取粗細(xì)粒度結(jié)合的階段行為分析方法，細(xì)粒度的對(duì)階段行為進(jìn)行分類，粗粒度的判斷程序的階段是否轉(zhuǎn)變。 基于階段行為的共享緩存動(dòng)態(tài)劃分系統(tǒng)不需要依賴額外的硬件或者動(dòng)態(tài)插樁系統(tǒng)的支持。采用SPEC CPU2006基準(zhǔn)測(cè)試程序，，分別測(cè)試了靜態(tài)緩存劃分系統(tǒng)和基于程序階段行為的動(dòng)態(tài)緩存劃分系統(tǒng)的性能，結(jié)果表明，對(duì)于階段行為顛簸并且對(duì)緩存大小敏感的程序，基于階段行為的動(dòng)態(tài)緩存劃分系統(tǒng)與未劃分緩存的系統(tǒng)的平均IPC相比，加速比最高達(dá)到1.08，能夠有效提升系統(tǒng)的性能。
【圖文】：

-2 共享緩存動(dòng)態(tài)劃分系統(tǒng)功能整個(gè)系統(tǒng)的核心模塊，它包分策略模塊。系統(tǒng)初始化模創(chuàng)建待測(cè)應(yīng)用程序的進(jìn)程，模塊負(fù)責(zé)讀取采樣模塊得到程序的階段行為進(jìn)行分類以析應(yīng)用程序的訪存行為數(shù)據(jù)率曲線制定緩存分配方案。個(gè)子模塊，動(dòng)態(tài)采樣策略配策模塊的初始化條件對(duì)硬件樣的事件、閥值。數(shù)據(jù)事件成三個(gè)子模塊，頁(yè)面著色，算法對(duì)內(nèi)存頁(yè)面進(jìn)行著色，

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文想是應(yīng)用程序的階段行為的持久性和穩(wěn)定性[43]，對(duì)于每一種階段行為，只需要很少一部分程序的訪存信息就可以計(jì)算它在這個(gè)階段的缺失率曲線[38]，接來(lái)下序段則可以在劃分好的緩存下繼續(xù)執(zhí)行，直到它們的階段行為發(fā)生轉(zhuǎn)變。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙天磊;唐遇星;付桂濤;賈小敏;齊樹(shù)波;張民選;;利用動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯加速應(yīng)用程序行為特征分析[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2012年01期

2 楊小溪;高曉彤;張為華;;若干體系結(jié)構(gòu)模擬器加速技術(shù)的分析與對(duì)比[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;2011年08期

3 喻之斌;金海;鄒南海;;計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)[J];軟件學(xué)報(bào);2008年04期

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