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Analysis of Cache Misses in Chip Multiprocessor Using Simics

Mohamed Boukhary(波哈里)  
【摘要】: 片上多处理器是指在一个单芯片上集成多个处理器,通常还带私有的一级缓存和共享的二级缓存。然而,在单芯片上集成越来越多的处理器内核增加了对两个关键资源的需求:共享二级缓存容量和片外引脚带宽。对这些重要资源的需求进一步加剧了延迟隐藏,如硬件预取技术。处理器速度比内存速度增加得更快导致了所谓的“处理器与内存墙”问题,为了弥补这种差距,现代计算机主要依赖一个具有容量小而速度快的cache的存储层次组织。内存访问的真实时间代价是隐藏的,提供的数据可以从缓存中获得。在程序运行时性能的大幅提高,可以通过选择智能的算法来更好地利用缓存。以前的工作主要集中在通过更好的cache设计和编译器技术使生成的代码具有更好的局部性来改善存储器性能。通常,这些改进主要是通过集合基准程序、模拟和统计等方法进行测量的。相比之下,本文的工作是研究算法的选择如何影响缓存的性能。 本论文的主要目标是帮助用户方便地检测适当的cache参数,例如,高速缓存的容量、行大小、相联度、写策略或替换策略。它的目的还在于为程序员提供进行手动代码优化所需要的信息。为了设计和实现这样一个分析模型,分析是基于从SIMICS模拟环境中获得的缓存事件的跟踪。该模型对缓存失误进行了分类,并提供它们的统计数字。这些信息可以直接应用于多处理器系统上优化缓存参数。此外,建立了现有的可视化工具界面,实现了分析结果的图形表示。这种形式的信息允许用户来检测优化的目标。


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