面向机器学习的高性能SIMT处理器cache的设计与实现

为了满足机器学习中大数据、并行计算及降低处理器与主存之间的差距等要求,设计基于自主研发的SIMT处理器的流水线cache结构。依据局部性原理与LRU替换算法相结合设计专用的伪LRU替换算法,与通用的轮询、LFU、LRU替换算法共同完成cache替换算法的可配置要求,实现处理器与主存之间的快速交互。采用Xilinx公司virtex ultrascale系列的xcvu440-flga2892-2-e FPGA芯片对设计进行综合。结果表明该结构指令cache最大时延为2.923 ns,数据cache最大时延为3.258 ns,满足SIMT处理器性能要求。     

多核系统中共享Cache的冒泡替换算法

在多核环境下,对共享L2 Cache的优化显得尤为重要,因为当被访问的数据块不在L2 Cache中时(发生L2缺失),CPU需要花费几百个周期访问主存的代价是相当大的.在设计Cache时,替换算法是考虑的一个重要因素,替换算法的好坏直接影响Cache的性能和计算机的整体性能.虽然LRU替换算法已经被广泛应用在片上Cache中,但是也存在着一些不足:当Cache容量小于程序工作集时,容易产生冲突缺失;且LRU替换算法不考虑数据块被访问的频率.文中把冒泡替换算法应用到多核共享Cache中,同时考虑数据块被访问的频率和最近访问的信息.通过分析实验数据,与LRU替换算法相比,采用冒泡替换算法可以使MPKI(Misses per Kilo instructions)和L2 Cache命中率均有所改善.     

基于BWDSP指令Cache的PLRU替换算法研究

通过BWDSP模拟器对目前常用的几种替换算法和大小不同的指令Cache块进行仿真实验得出不同缺失率。实验结果表明,所提出的PLRU替换算法性能高于LRU、LFU、FIFO替换算法,并使BWDSP整体性能提高到为其他三种替换算法的1.12倍左右。     

WWW业务访问特性分布研究

WWW业务表现为一系列的访问序列。而Web Server和Proxy Server的日志很好地记录了这种访问序列的过程及特性。WWW业务的特性研究是Web Server、Web中间件研究和人工合成Web负载的基础。分析了一个Web Server和两个Proxy Server的日志,重点研究了Web页面请求的概率分布、Web静态文档大小的概率分布（含传输文档）、Web静态文档的访问距离的概率分布,并将分析结果同相关文献的结果进行了对比,同时通过试验证实了在使用Size作为Web缓存替换依据时,还应该考虑Web文档的访问频率。     

一种有资源适应性的transcoding代理缓存机制

在基于transcoding代理的流媒体服务系统中,CPU和网络是两种潜在的瓶颈资源.本文提出了一种有资源适应性的transcoding代理缓存机制,统一考虑CPU和网络的资源需求,以提高系统的服务能力.首先推导了多版本缓存策略下网络收益和CPU收益的计算方法.通过引入一个时变的影响因子 α (t),给出了缓存系统聚合资源收益的表达.在此基础上给出了单个对象的缓存价值函数,并设计了RAC替换算法.实验表明RAC具有较好的资源适应性和系统吞吐率.     

基于反向代理的单点登录系统设计

目前广泛使用的基于代理的单点登录系统不利干异构业务系统的整合.设计了一种基于反向代理的单点登录系统,弥补了基于代理方式的不足.该系统运用Web缓存降低Web服务器负载,提高了网站访问效率;并设计了一种基于不被访问频率和最近访问时间的Cache替换算法,该算法对LFU替换算法进行了优化,解决其"Cache污染"问题.     

混合结构P2P空间索引网络优化机制的研究与实现

针对当前P2P地理信息系统(GIS)在客户端网络资源利用方面的不足,从应用实际出发,对已有的混合结构P2P空间索引网络进行分析总结,提出一种新的组策略思想:将具有相同空间数据语义的节点加入到同一组中,由组中成员节点共同负担查询请求任务;同时,通过当前索引节点的替换算法和备份策略进一步提高整个网络的查询性能和稳定性。实验结果表明,在大并发量查询请求时有组策略的索引网络能够有效利用客户端的网络资源,提高查询性能。     

TOW:一种新的P2P实时流媒体缓存替换算法

随着P2P实时流媒体在网络上的流行,可以预见在未来ISP主干链路的流量中,P2P实时流媒体应用将占有相当大的比例.ISP以前通过部署缓存设备的方法有效缓解了Web和VOD流媒体所产生的流量压力,这种缓存策略也可以应用到P2P流量的管理上.目前很少有直接针对ISP的P2P实时流媒体应用的缓存研究以及它与P2P文件分发应用缓存性能的差别比较.本文研究了各种缓存替换算法以及P2P实时流媒体应用与P2P文件分发应用流量在被缓存效果上差异的原因,提出了一种新的P2P实时流媒体缓存替换算法-时间权算法(Time Over Weight),分析并用实验证实了它比常用的缓存替换算法具有更高的命中率.     

Web缓存优化模型研究

缓存模型研究的核心是替换策略的优化。分析并比较传统缓存模型IRM和MRM的思想,基于相对流行度以及字节代价的概念,提出满足命中率、字节命中率和延迟时间等不同性能指标要求的Web缓存优化模型,并给出相应算法。实验及分析表明,Web缓存优化模型替换算法的性能表现较传统算法有所提高。