DOOC:一种能够有效消除抖动的软硬件合作管理Cache

作     者：吴俊杰 杨学军 曾坤 张百达 冯权友 刘光辉 唐玉华 Wu Junjie;Yang Xuejun;Zeng Kun;Zhang Baida;Feng Quanyou;Liu Guanghui;Tang Yuhua

作者机构：国防科学技术大学计算机学院长沙410073 

出 版 物：《计算机研究与发展》 (Journal of Computer Research and Development)

年 卷 期：2008年第45卷第12期

页      面：2020-2032页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(60621003 60873014)~~ 

主　　题：Cache抖动 层间抖动 核间抖动 面向数据对象Cache 数据对象 段 

摘      要：作为弥补处理器和主存之间速度巨大差异的桥梁,Cache已经成为现代处理器中不可或缺的一部分.经研究发现,传统Cache单独使用硬件进行管理,使用固定的Cache策略和一致性协议难以适应程序中数据访存模式的多样性,容易造成Cache抖动,以致影响性能.提出了一种新的软硬件合作管理Cache——面向数据对象Cache(data-object oriented cache,DOOC).DOOC动态地为程序中的数据对象分配Cache段,并且动态变化段容量、段内相联度、块大小和一致性协议,从而适应数据访存模式的多样性.还介绍了DOOC软件管理的编译方法以及面向数据对象的预取机制.分别使用CACTI和基于LEON3处理器的实验平台对DOOC的硬件开销进行评估,验证了DOOC的硬件可实现性.还使用软件模拟的方式分别测试了DOOC在单核和多核处理器平台上的性能.在单核处理器上对15个基准测试程序的评测结果表明,与传统Cache相比,DOOC失效率平均降低44.98%(最大降低93.02%),平均加速比为1.20(最大为2.36).同时,通过在4核处理器平台上运行NPB的OpenMP版本测试程序,失效率平均降低49.69%(最大降低73.99%).