多核处理器存储资源管理建模与访存带宽管理优化

【摘要】：多核处理器已成为微处理器的主流和未来的发展方向。在多核处理器中,除了“存储墙”问题外,存储系统还面临访存带宽有限、处理器核间访存相互干扰、应用行为多样等挑战,如何有效管理多核处理器的存储资源以提高处理器性能得到了广泛研究。为了更好的对多核处理器存储资源的管理进行分析和优化,需要对此进行建模,构建一个相应的软件模拟平台。此外,在多核处理器中,有限的访存带宽已成为性能提升的瓶颈,需要对访存请求进行合理的调度,从而改善访存带宽的利用。本文提出对多核处理器存储资源的管理进行建模,以提供有效的多核处理器存储资源管理分析和评估手段;在此基础上,对多核处理器中一种重要的共享存储资源——访存带宽的管理进行优化,提出一种预取请求感知的访存调度策略。本文的主要工作包括:1.多核处理器存储资源管理建模。分析并比较了当前主流的处理器模拟器,在此基础上,设计实现了一款多核处理器模拟器Gem5-M。Gem5-M模拟器是Gem5模拟器与DRAMSim2模拟器的集成,能够详细模拟内存行为,弥补了Gem5模拟器不能真实模拟多核处理器内存系统的缺陷。2.Gem5-M模拟器的评估。使用SPEC CPU2000测试程序,通过与Gme5模拟器进行对比,评估了Gem5-M模拟器的模拟速度和模拟精度。由于加入了DRAMSim2模拟器,使得Gem5-M模拟器能够更好的模拟内存系统,提高了模拟精度,而模拟速度降低并不明显。3.访存带宽管理优化。由于一些应用程序在访问内存时,会因为无效预取请求的干扰,导致性能反而不如没有预取机制时的性能,为此提出了一种预取请求感知的访存调度策略,在正常请求优先的情况下,让等待时间超过某个阈值的预取请求直接被丢弃,减少无效预取请求的干扰。在Gem5-M模拟器上对该策略进行了模拟评估,结果表明该策略能够改善处理器性能。
【关键词】：多核处理器 存储资源 Gem5模拟器 DRAMSim2模拟器 访存调度
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332