多核平臺下高性能主存管理策略研究.pdf

1、“主存墻”是限制高性能處理器系統(tǒng)性能的主要因素之一。主存儲器的存取速度通常比處理器的計算速度慢兩個數量級。為了減小這一差距，現代主存儲器大多采用行緩沖優(yōu)先請求調度策略來增加主存儲器的請求處理速度。然而，片上多核處理器的應用加劇了“主存墻”現象，導致了多個線程在共享主存處發(fā)生激烈的資源競爭。由此產生的線程間干擾，如線程餓死、存儲級并行性被破壞、行緩沖數據局部性被破壞問題，已經導致處理器性能嚴重下降。本文重點分析了高性能處理器尤其是多核處理

2、器中主存請求調度策略的若干熱點問題，并提出相應硬件開銷合理的解決方案來提高整體系統(tǒng)性能。論文的主要研究內容與創(chuàng)新之處包括：
　　 1、公平性感知的短作業(yè)優(yōu)先請求調度策略研究。傳統(tǒng)的行緩沖優(yōu)先請求調度策略會優(yōu)先處理命中行緩沖的訪存請求，在單核處理器中增加了主存儲器吞吐率并提高了系統(tǒng)性能。然而在多核處理器中，它雖然仍能保證較高的主存儲器吞吐率，但產生的不公平性訪問，線程存儲級并行性被破壞等問題，導致全系統(tǒng)性能下降。針對這一情況本文實

3、現了一種關注公平性訪問，保證存儲級并行性的請求調度策略。該策略通過為每一個請求設置最大等待時間閾值來保證請求最晚服務時間，維護線程公平性訪問，通過預測和優(yōu)先訪存短作業(yè)線程的請求，減少請求的平均等待時間，最終達到主存儲器吞吐率和系統(tǒng)性能的一個最佳折中方案。實驗結果表明，相比于行緩沖優(yōu)先請求調度策略，該策略可以將一個2-路多核處理器平均情況下公平性提高2.26，同時將吞吐率提高25％。
　　 2、多核處理器中主存儲器的Bank分配策

4、略研究。雖然合理的請求調度策略可以綜合考慮主存儲器吞吐率與系統(tǒng)性能，但是多核線程共用主存儲器的Bank行緩沖，產生行緩沖數據顛簸，數據局部性被破壞的問題仍然沒有得到有效解決。針對這一情況本文實現了一種全新的主存儲器Bank分配策略，通過將不同線程的地址空間映射到相對獨立的主存儲器bank上，徹底消除多核線程在共享主存處的行緩沖等資源競爭，從而達到最佳的系統(tǒng)性能。實驗結果表明，相比于行緩沖優(yōu)先請求調度策略，該策略可以將一個2-路多核處理器