基于程序階段行為的共享緩存動(dòng)態(tài)劃分方法研究.pdf

1、在多核共享緩存結(jié)構(gòu)下,當(dāng)多個(gè)應(yīng)用程序并行執(zhí)行時(shí)會(huì)競(jìng)爭(zhēng)緩存,并且污染其它應(yīng)用程序在緩存中的數(shù)據(jù),導(dǎo)致系統(tǒng)的整體性能下降。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)共享緩存進(jìn)行劃分,可以有效改善緩存競(jìng)爭(zhēng)和污染所帶來(lái)的負(fù)面影響。靜態(tài)緩存劃分方法在應(yīng)用程序執(zhí)行前就劃分好緩存,并且在程序執(zhí)行過(guò)程中保持不變,這種方法簡(jiǎn)單但是缺乏靈活性,并且當(dāng)應(yīng)用程序的行為非常復(fù)雜時(shí)不一定能提升系統(tǒng)的性能;動(dòng)態(tài)緩存劃分方法根據(jù)程序運(yùn)行時(shí)信息動(dòng)態(tài)調(diào)整緩存的劃分比例,但是難以確定緩存動(dòng)態(tài)調(diào)整的最佳時(shí)

2、機(jī)以及緩存分配的比例。
　　針對(duì)上述問(wèn)題,基于程序階段行為的共享緩存動(dòng)態(tài)劃分方法根據(jù)程序的階段變化確定緩存劃分的時(shí)機(jī),利用在線生成的缺失率曲線制定緩存分配的比例。通過(guò)對(duì)程序的階段行為進(jìn)行分類,只需對(duì)每一種不同的階段行為計(jì)算一次缺失率曲線,由于程序的某些階段行為在程序的執(zhí)行過(guò)程中可能重復(fù)出現(xiàn),這樣做可以減少計(jì)算缺失率曲線的開銷。當(dāng)程序的階段發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí),根據(jù)程序的缺失率曲線制定緩存劃分策略,對(duì)程序的緩存進(jìn)行重新分配,為緩存劃分時(shí)機(jī)提供

3、依據(jù),避免對(duì)緩存進(jìn)行盲目的調(diào)整。利用現(xiàn)代商業(yè)處理器上集成的硬件計(jì)數(shù)器單元跟蹤程序的運(yùn)行時(shí)特征信息,利用這些信息分析程序的階段行為和計(jì)算缺失率曲線。為了平衡階段行為分析的準(zhǔn)確度和開銷,采取粗細(xì)粒度結(jié)合的階段行為分析方法,細(xì)粒度的對(duì)階段行為進(jìn)行分類,粗粒度的判斷程序的階段是否轉(zhuǎn)變。
　　基于階段行為的共享緩存動(dòng)態(tài)劃分系統(tǒng)不需要依賴額外的硬件或者動(dòng)態(tài)插樁系統(tǒng)的支持。采用SPECCPU2006基準(zhǔn)測(cè)試程序,分別測(cè)試了靜態(tài)緩存劃分系統(tǒng)和基于