【摘要】：數(shù)據(jù)預取技術是緩解存儲墻問題的一個非常有效的方法,對多核系統(tǒng)也同樣如此�，F(xiàn)有的預取機制很多是通過識別缺失地址流的模式和相關性進行操作�？臻g相關和時間相關預取分別通過識別程序訪存的空間規(guī)律和時間規(guī)律來預測程序未來的訪存行為。時間相關不能預測冷缺失,空間相關預取不能預測基于指針的依賴關系,而指針在程序中非常常見。因此,本文試圖結合空間相關和時間相關預取以提升數(shù)據(jù)預取的性能。 本文首先總結了現(xiàn)有數(shù)據(jù)預取方法的優(yōu)缺點,并分析了訪存缺失地址序列的空間和時間相關性,然后提出了時空結合的數(shù)據(jù)預取機制。該機制對全局歷史緩沖區(qū)的結構進行了修改和擴展,并新增了局部增量緩沖區(qū)結構,以便對空間局部性較強的訪存行為優(yōu)先使用空間相關進行預取;反之,對空間局部性較差的訪存行為使用時間相關進行預取。因此,該機制不僅可捕獲局部范圍內有空間規(guī)律的訪存模式,同時還能捕獲全局范圍內空間跨度較大的重復訪存模式。 本文提出的預取機制還能適應于片上多處理器。在多核系統(tǒng)上由于多個線程經(jīng)常使用相近的數(shù)據(jù)集和指令,同時線程會在不同核上進行遷移,導致了不同核的缺失地址之間通常會存在一定的空間和時間相關性。為了能同時利用片上多處理器中多個核之間的相關性,本文對前述機制在多核上加以完善,引入了核間相互協(xié)作因素,首先尋找核內缺失地址的相關性,在核內探索不到的情況下再尋找與其它核的缺失地址之間的相關性,因此可以利用其它核的訪存行為來預測本核可能即將發(fā)生的訪存行為。 本文以SESC模擬器為測試環(huán)境,實驗結果表明,本文提出的數(shù)據(jù)預取機制可顯著提高系統(tǒng)的性能。單核情況下,該機制可使SPEC2000浮點基準測試程序的平均性能提高26%。多核情況下,該機制可使SPLASH2的平均性能提高12.6%。與擴展應用在多核上的C/DC預取相比較,性能提高了3.8%。
【圖文】：

內存和處理器性能之間的差異

歷史緩沖區(qū)于缺失歷史的預取方法使用一個表來執(zhí)行，[3]提出了一種更加靈活更加算法的一種數(shù)據(jù)結構，全局歷史緩沖區(qū)（Global History Buffer, GHB）。進先出的隊列，其內的每一個條目含有一個指針和一個缺失地址，這些照某種局部化的方法連接起來形成一個鏈表。一個索引表持有指向這些引表通過一些關鍵字索引。相對于傳統(tǒng)的基于表的預取機制，GHB 有兩先，先進先出的結構利用了時間相關，，越臨近的缺失地址有著越高的優(yōu)陳舊的數(shù)據(jù)，減少了存儲缺失地址序列的空間，改進了預取的精確度；了相關地址的相聯(lián)性，使之可以更高效的預取，例如 GHB 的每個條目中以把具有某種特征的缺失地址串聯(lián)起來，因此只需要小范圍的遍歷就可，節(jié)省了時間。 表示了使用全局歷史緩沖區(qū)的 Markov 預取的執(zhí)行過程。具體描述如下：
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP333

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