基于细粒度伪划分多核私有cache容量共享机制

《基于细粒度伪划分多核私有cache容量共享机制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于细粒度伪划分多核私有Cache容量共享机制摘要：针对多核私有Cache结构面临的容量失效问题，提出了一种基于细粒度伪划分的核间容量共享机制•通过在细粒度层次为每个CacheBank设置加权饱和计数器阵列来统计和预测各线程的访存需求差异情况，控制各个处理器核在每个CacheSet_t的私有域与共享域划分比例，并以此指导各处理器核上的牺牲块替换、溢出与接收决策，利用智能的核间容量借用机制来均衡处理器间访存需求差异，缓解多核私有Cache结构面临的容量失效问题.在体系结构级全系统模拟器上的实验结果表明，该机制能够有效改善多核私有C

2、ache结构的容量失效问题，降低多线程应用程序的平均存储访问延迟.关键词：微处理器；伪划分；溢出；替换；容量共享；压力均衡中图分类号：TP302文献标识码：AACapacitySharingMechanismBasedonFine-grainedPseudo-partitioningbetweenPrivateCachesforChipMultiprocessorsHUANGAn-wen,ZHANGCheng-yi,SONGChao,GUOWei,LIPeng,ZHANGMin-xuan(CollegeofComputer,Na

3、tionalUnivofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,China)Abstract：Acachecapacitysharingmechanismbasedonfine-grainedpseudo-partitioning(CSFP)wasproposed,whichwasaimedatthecapacitymissproblemconfrontedwiththeprivatecachesinChipMultiprocessors(CMP).Eachcachebankwasequip

4、pedwithaweightedsaturationcounterarray,designedtocollectandpredictthememorydemanddiversityexperiencedbydifferentthreadsatafinegranularity.Theprivateregionandsharedregiononeachcachesetwereadjustedadaptively，andthepartitiondecisionwasusedtonotonlyguidethereplacementoft

5、hevictimblock,butalsocontroltheco-operationofspillingandreceivingdynamical1y.Anintelligentcapacitysharingmechanismwasadoptedtocorrectthememoryimbalancebetweendifferentcores,whichmitigatedthecapacitymissesinCMPprivatecacheeffectively.ExperimentairesuItsbasedonacycle-a

6、ccuratearchitecturesimulatorshowthattheCSFPmechanismcanreducethecapacitymissesofprivatecachesinCMPsignificantly,sotheaveragememoryaccesslatencyofdifferentprogramscanbereducedtosomeextent.Keywords:microprocessorchips；pseudo-partitioning；spilling；replacement；capacitysh

7、aring；pressurebalance多核处理器可以在本地私有Cache上复制相应的数据副本，具备以下性能优势：首先，数据的物理放置位置距离请求者处理器核较近，命中延迟较低；其次，不同处理器核上运行的程序间的存储访问不会造成彼此干扰，便于实现性能隔离.然而，与多核共享Cache相比，私有Cache机制也有若干弊端•第一，多个程序间或者同一程序的多个线程间的访存需求经常呈现出非均衡现象［1］,容易导致部分处理器核由于私有L2空间不能满足需求而发生容量失效，而其他处理器核的L2Cache尚有未利用空间［2］；第二，多个处理器核会

8、对竞争访问的共享数据分别构造本地副本，片上Cache空间的整体有效利用率会进一步降低，容量失效问题更加突出，由此导致的片外存储访问开销不容忽视；第三，随着应用程序工作集规模的不断增大，单纯依靠本地私有CacheBank的容量往往无法满足片上存储需求.因此，改善多