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ARP:同时多线程处理器中共享Cache自适应运行时划分机制
  • ISSN号:1000-1239
  • 期刊名称:计算机研究与发展
  • 时间:0
  • 页码:449-451
  • 语言:中文
  • 分类:TP302[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国科学技术大学计算机科学技术系,合肥230027, [2]中国科学技术大学苏州研究院,江苏苏州215123
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(60533020);国家“八六三”高技术研究发展计划基金项目(2008AA01Z111)
  • 相关项目:当代并行机的并行算法应用基础研究
中文摘要:

同时多线程是一种延迟容忍的体系结构,采用共享的二级Cache,在每个周期内可以执行多个线程的多条指令,这就会增加对存储层次的压力.文中主要研究了SMT处理器中多个并发执行的线程之间共享Cache的划分问题,尤其是Cache共享中的公平性问题以及它和吞吐量之间的关系.传统的LRU策略会根据线程的需要隐式地划分共享Cache,给具有较高需求的线程分配较多的Cache空间,对Cache的管理具有不公平性,从而会引起线程饿死、优先级反转等问题.实现了一种自适应、运行时划分机制(ARP)来管理共享Cache.ARP采用公平性作为划分的度量,并且使用动态划分算法来优化公平性,该算法具有易于实现,所需剖析较少的特点,硬件上使用经典的监控器来收集每个线程的栈距离信息,其存储开销不到0.25%.实验结果显示,与基于LRU的Cache划分相比,ARP可以将一个2路SMT处理器的公平性提高2.26倍,而将吞吐量平均提高14.75%.

英文摘要:

Simultaneous multithreading is a latency-tolerant architecture that usually employs shared L2 cache.It can execute multiple instructions from multiple threads each cycle,thus increasing the pressure on memory hierarchy.In this paper,the problem of partitioning a shared cache between multiple concurrently executing threads in the SMT architecture,especially the issue of fairness in cache sharing and its relation to throughput are studied.The commonly used LRU policy implicitly partitions a shared cache on a demand basis,giving more cache resources to the application that has a high demand.LRU manages the cache unfairly,and will lead to some serious problems,such as thread starvation and priority inversion.An adaptive runtime partition(ARP) mechanism is implemented to manage the shared cache.ARP takes fairness as the metric of cache partitioning,and uses dynamic partitioning algorithm to optimize fairness.The dynamic partitioning algorithm is easy to implement,requires little or no profiling.Meanwhile it uses a classical monitor circuit to collect the stack distance information of each thread,and requires less than 0.25% of storage overhead.The evaluation shows that on the average,ARP improves the fairness of a 2-way SMT by a factor of 2.26,while increasing the throughput by 14.75%,compared with LRU-based cache partitioning.

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期刊信息
  • 《计算机研究与发展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院计算技术研究所
  • 主编:徐志伟
  • 地址:北京市科学院南路6号中科院计算所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:crad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620696 62600350
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1239
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1777/TP
  • 邮发代号:2-654
  • 获奖情况:
  • 2001-2007百种中国杰出学术期刊,2008中国精品科...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40349