多核操作系统中基于页着色内存管理技术的研究

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1、万方数据AThesisinComputerSoftwareandTheoryResearchofMemoryManagementTechniqueBasedonPageColoringinMulti·-coreOperatingSystemsByLiuShiyuanSupervisor：ProfessorDengQingxuNortheasternUniversityJune2011万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也

2、不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢=￡思。学位论文作者签名：刍f诸原1日期：b，J车占目驾曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年√学位论文作者签名：纠诗塬签-7-N期：2。，『f

3、私局乃园导师签名：邓及镛签字日期：乃『『．Z，2<万方数据东北大学硕士学位论文摘要多核操作系统中基于页着色的内存管理技术的研究摘要随着多核时代的到来，处理器运算能力的发展进入了一个黄金阶段。随之而来的“存储墙”问题也越发的严重了。在共享总线的多处理器体系结构中，内存是一个很重要的共享资源。多个程序对于内存的争用，往往会给彼此带来严重的影响。这种影响不但降低内存的性能，也改变了程序的行为，使得对于系统的分析和预测更加困难。因此为了提升系统的性能和更清晰准确的分析预测系统行为，研究多核背景下的内存管理技术是很有意义的。目前对于共享资源争用现

4、象的相关研究中，通常采用隔离的思想。页着色技术是在软件层次上实现隔离思想的解决方案。面对争用共享L2级Cache带来的不利影响时，很多研究采用了页着色的方案，并取得了很好的效果。现在的内存设备主要以DRAM为主，围绕DRAM的研究基本上是从硬件的角度展开的。主要的方法是通过研究程序在DRAM上的行为，选择最佳的地址映射方式，通过提高BANK之间的并行度和减少Row—Buffer上的冲突两个方面，最终提升DRAM的性能。本文综合这两类研究的特点，提出了一种利用页着色技术从软件层次上提升DRAM性能的内存管理技术。本文首先探索了一种如何在操

5、作系统环境下统计程序每一条虚地址访问DRAM次数的方法，并从程序的访存信息数据中提取出能够指导优化DRAM性能的着色信息。然后采用页着色技术扩展TLinux-2．6．20的内存管理中页面分配部分，设计了一套组织颜色信息的结构，我们搭建配置了Simics和GEMS混合模拟平台，在其上开展实验。我们分别对数据密集型和计算密集型两大类程序进行了对比实验。实验结果表明，在DRAM管理中使用页着色技术，能够有效的隔离冲突，从而大大提高系统性能。关键词：多核；共享资源；DRAM；内存管理；页着色技术一II．万方数据东北大学硕士学位论文Abstrae

6、tResearchofMemoryManagementTechniqueBasedonPageColoringinMulti--coreOperatingSystemsAbstractMulti—corearchitecturesgreatlyimprovetheperformancethatonechipcanprovide，butthismakesthe“MemoryWall”problemmoreandmoresevere．Memoryisaveryimportantsharedresourceinmulti—corearchit

7、ectures．Thecontentiononsuchsharedresoucesusuallybringsnegativeinfluence．Insuchcases，theperformanceofthememorysystemisaffected，anditismoredifficulttoanalyzeandpredictthetimingbehaviorofthesystem．Therefore，toimprovemulti-coresystemperformanceandanalysisprecision，itisimport

8、anttoputspecialfocusonnewmemorymanagementtechniques．Isolationisawidelyadoptedprincipleinmanagementofsha