在现代处理器体系架构中,缓存是解决存储墙瓶颈的重要手段,但是缓存访问需求是随程序甚至是程序片段的切换而变化的,这导致传统的固定参数配置的缓存架构难以在长时间或在程序间依然保持高效性能。文中提出一种缓存组相联度的自适应扩...在现代处理器体系架构中,缓存是解决存储墙瓶颈的重要手段,但是缓存访问需求是随程序甚至是程序片段的切换而变化的,这导致传统的固定参数配置的缓存架构难以在长时间或在程序间依然保持高效性能。文中提出一种缓存组相联度的自适应扩展方法,能根据程序运行时缓存组活跃状态,利用短时非活跃缓存组的存储空间,来扩展当前活跃缓存组的组相联数目,并可实时动态调整组与组之间的扩展互联关系,有效提升缓存空间的整体利用效率。文中在Gem5软件中对所提出的缓存组相联自适应扩展架构进行了仿真,并基于SPEC CPU 2017基准测试集进行了性能测试,结果显示所提方法明显改善了缓存组访问的均匀性,对典型程序缓存组使用频次的均匀性最大提升23.14%左右,降低缓存访问缺失数最大可达54.2%。硬件实现和仿真结果显示,与HY-Way等低功耗可重构缓存架构相比,文中所述缓存架构资源消耗减少了7.66%以上,在嵌入式处理器设计中有较大的应用价值。展开更多
文摘在现代处理器体系架构中,缓存是解决存储墙瓶颈的重要手段,但是缓存访问需求是随程序甚至是程序片段的切换而变化的,这导致传统的固定参数配置的缓存架构难以在长时间或在程序间依然保持高效性能。文中提出一种缓存组相联度的自适应扩展方法,能根据程序运行时缓存组活跃状态,利用短时非活跃缓存组的存储空间,来扩展当前活跃缓存组的组相联数目,并可实时动态调整组与组之间的扩展互联关系,有效提升缓存空间的整体利用效率。文中在Gem5软件中对所提出的缓存组相联自适应扩展架构进行了仿真,并基于SPEC CPU 2017基准测试集进行了性能测试,结果显示所提方法明显改善了缓存组访问的均匀性,对典型程序缓存组使用频次的均匀性最大提升23.14%左右,降低缓存访问缺失数最大可达54.2%。硬件实现和仿真结果显示,与HY-Way等低功耗可重构缓存架构相比,文中所述缓存架构资源消耗减少了7.66%以上,在嵌入式处理器设计中有较大的应用价值。
