一种降低末级高速缓存污染的软件控制插入策略

现有高速缓存替换算法大多无法有效识别数据的局部性特征,导致高速缓存内即将被访问到的数据可能被未来不会被访问到的数据所替换,造成高速缓存污染问题.末级高速缓存污染引发的性能损失随着处理器和存储器之间性能差距的扩大而不断增大,成为制约系统性能提升的重要瓶颈之一.本文针对末级高速缓存污染问题,在剖视分析访存密集型程序的页一级访存行为基础上,提出一种软件控制末级高速缓存插入策略.本方法通过控制和指导页一级数据插入位置,限制局部性差的数据页在末级高速缓存中的访问空间,达到降低末级高速缓存污染的目的.实验结果表明,相对于LRU和DIP策略,本文方法能够有效降低末级高速缓存失效率,提高程序性能.

一种降低末级高速缓存污染的分阶段自适应动态插入策略

对多种末级高速缓存插入策略进行分析,并在动态插入策略DIP的基础上提出一种分阶段自我调整的动态插入策略,用于消除局部性差数据访问末级高速缓存造成的不良影响。实验结果表明,与现有LRU替换算法相比,此方法将末级高速缓存的MPKI平均降低了7.07%,即使与动态插入策略DIP相比,此方法也获得进一步的性能提升,末级高速缓存MPKI平均降低了4.36%。

片上多核处理器共享末级缓存动静结合地址映射机制

片上多核处理器(CMP)通常采用私有或者共享的末级高速缓存(cache)结构,而共享末级cache一般使用静态地址映射机制。该机制将各处理器临时私有访问的数据映射于分布在其他处理器的末级cache中,使得各处理器对临时私有数据的访问延时增加。针对该问题,提出了一种动静结合的共享末级cache地址映射方法。该方法可将原来静态映射于其他处理器末级cache中的临时私有数据动态映射于访问者处理器的本地末级cache中,减少了大量静态映射所造成的长延时非本地末级cache访问,从而有效降低了整个共享末级cache的访问延时,在提高性能的同时降低了功耗和带宽使用。实验结果表明,动静结合的地址映射方式应用于采用环连接互连结构和侦听顺序环协议的CMP结构时,可获得的平均性能提升为9%,最大性能提升为38%。