一种基于频率的多核共享Cache替换算法

LRU替换算法在单核处理器中得到了广泛应用,而多核环境大都采用多核共享最后一级Cache(LLC)的策略,随着LLC容量和相联度的增加以及多核应用的工作集增大,LRU替换算法和理论最优替换算法之间的差距越来越大。该文提出了一种平均划分下基于频率的多核共享Cache替换算法(ALRU-F)。该算法将当前所需要的部分工作集保留在Cache内,逐出无用块,同时还提出了块粒度动态划分下基于频率的替换算法(BLRU-F)。该文提出的ALRU-F算法相比传统的LRU算法缺失率降低了26.59%, CPU每一时钟周期内所执行的指令数IPC(Instruction Per Clock)则提升了13.59%。在此基础上提出的块粒度动态划分下,基于频率的BLUR-F算法相比较传统的LRU算法性能提高更大,缺失率降低了33.72%,而IPC 则提升了16.59%。提出的两种算法在性能提升的同时,并没有明显地增加能耗。     

基于改进LRU替换策略的共享Cache划分

本文提出了一种基于改进的LRU替换策略划分最后一级共享Cache的算法,隔离了线程间的数据冲突,实现了改进的Cache替换策略,通过划分最后一级共享Cache也减少了访存延迟,提高了系统吞吐率.     

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.     

双核处理器性能最优的共享Cache划分

文中使用模拟器模拟的方法,测试IPC-CP对多道程序的吞吐率、加权加速比和公平性的影响.实验结果表明:以IPC最优为目标的Cache划分在三个评估指标中都优于以失效率最优为目标的Cache划分.其中,IPC-CP的吞吐率最高比失效率最优的Cache划分高出54%,平均高出27%.     

基于P2P的CDN新型网络及缓存替换算法

对内容分发网络和P2P网络的特点进行了分析,给出了一种基于P2P的CDN新型网络自治缓存系统的体系结构,提出了自治缓存区域中智能缓存替换问题并给出了智能缓存替换方法和双关键字缓存替换算法.通过仿真实验,可以找到以运算复杂度低命中率高的关键字来实现缓存替换.     

一种基于伪LRU的新型共享Cache划分机制

本文提出了一种基于伪LRU方法的新型共享Cache动态划分策略PLRU-SCP.本文提出的划分策略在分析电路中给出了基于二叉树的新型分析方法,在划分电路中使用了一种非遍历的划分算法.并提出了一种新型共享Cache结构.本文提出的新型划分策略比基于LRU方法的不划分共享Cache策略和效用最优的划分策略的性能分别提高了11.05%和8.66%.     

一种结合动态写策略的磁盘Cache替换算法

磁盘Cache是改善I/O性能的一种技术.通过分析Cache写策略和LRU、LFU替换算法对磁盘Cache性能的影响,引入一种动态写策略,改进替换算法,使基于频率的块替换算法FBR与动态写策略相结合.二者结合较好地应用于磁盘存取中,充分利用局部性规律,提高I/O性能,使磁盘在多种工作环境和不同Cache大小下的性能更优.     

变码率视频服务器间隔缓存的接纳策略和替换算法

本文提出了ROC(Resist-Overload Capability)缓存接纳策略和替换算法,解决了使用间隔缓存变码率视频服务器的缓存管理问题.确定性缓存接纳策略能提供确定的服务质量,却存在不适应交互应用和缓存利用率低的缺点;统计复用缓存接纳策略需要海量卷积运算,因此缺乏实用性;ROC缓存接纳策略通过简单运算,提供概率的缓存服务质量保证和较高的缓存利用率.仿真结果表明,在典型系统配置下,ROC缓存接纳策略和替换算法可以提高约25%的系统吞吐量;相对确定性缓存接纳策略和STP-L缓存替换算法,可以多服务约17%的视频流,平均缓存利用率也要高出约38%.     

Large-Capacity and High-Speed Instruction Cache Based on Divide-by-2 Memory Banks

An increase in the cache capacity is usually accompanied by a decrease in access speed. To balance the capacity and performance of caches, this paper proposes an instruction cache (ICache) architecture based on divide-by-2 memory banks (D2MB-ICache). The control circuit and memory banks of D2MB-ICache work at the central processing unit (CPU) frequency and the divide-by-2 CPU frequency, respectively, so that the capacity of D2MB-ICache can be expanded without lowering its frequency. For sequential access, D2MB-ICache can output the required instruction from memory banks per CPU cycle by dividing the memory banks with a partition mechanism and employing an inversed clock technique. For non-sequential access, D2MB-ICache will fetch certain jump instructions one or two more times, so that it can catch the jump of the request address in time and send the correct instruction to the pipeline. Experimental results show that, compared with conventional ICache, D2MB-ICaches with the same and double capacities show a maximum frequency increase by an average of 14.6% and 6.8%, and a performance improvement by an average of 10.3% and 3.8%, respectively. Moreover, energy efficiency of 64-kB D2MB-ICache is improved by 24.3%.     

NDN中基于蚁群替换算法的邻居协作缓存管理策略

为提高NDN(命名数据网络)中的缓存利用率,提出了一种基于蚁群替换算法的邻居协作缓存管理(ACNCM)策略。首先将单节点的缓存替换问题,建模为0/1背包问题,并根据缓存数据的大小、使用频率以及邻居副本深度等信息定义本地存储内容的缓存价值,提出基于蚁群算法的缓存替换算法。然后利用邻域协作的思想,通过路由节点之间定期交换自身节点的缓存信息,对单个节点替换出去的缓存内容,选择邻居节点完成协作式缓存管理。实验结果表明,ACNCM策略在缓存命中率、网络开销和平均响应时延方面均优于现有方法。     

一种基于Open Vera实现的L2 cache验证平台

随着设计复杂度的不断增加和设计规模的不断增大,传统的验证工具已难以适应当前功能验证的要求.Vera为验证增添了强大的语言能力.使用Vera建立验证平台,它独有的特性能够隐藏设计中的复杂性,从而使testbench的编写更见简洁.通过使用动态的激励驱动,实现了实际工作中的状态和全部极端的条件,从而发现设计中存在的瑕疵.使用Open Vera验证语言构建了"龙腾R2"L2cache验证平台,成功完成了"龙腾R2"的验证工作.     

基于VMM的L2 Cache的验证平台的设计与实现

随着集成电路行业的不断发展,芯片设计规模空前增长,功能也越来越复杂,使得验证的难度和重要性日益增大。在此提出一种由System Verilog语言搭建的基于VMM的一种面向对象的验证平台。该验证平台主要使用覆盖率驱动的验证技术,并结合可约束随机测试和记分板技术,对一款多核处理器芯片中的L2 Cache进行功能验证。最后对验证平台的可重用性进行研究。实验结果表明,验证平台具有良好的激励生成机制,能够对L2 Cache模块的功能进行全面的验证;同时,验证平台经过少量更改就可以在基于标准的AXI接口的So C验证平台之间重用,极大地提高了验证效率,缩短了验证时间。     

最小化出口流量花费的接入级P2P缓存容量设计方法

接入级P2P(Peer-to-Peer)缓存容量设计回答在接入级ISP (Internet Service Provider)出口部署多大容量缓存的问题,目前还没有最优P2P缓存容量设计方法被提出.本文提出一种权衡存储成本和带宽成本的P2P缓存容量设计方法,以最小化ISP出口流量总花费为目标,将最优缓存容量设计问题描述为整数规划问题,其目标函数形式为单调阶梯函数,通过理论推导得出最优缓存容量计算公式指导接入级ISP进行缓存容量设计.将本文所提方法与Median和“20-80 Rule”等几种ISP常用的容量设计方法进行性能比较,结果表明,本文所提方法明显优于已有方法,与目前ISP最认可的“20-80 Rule”相比,应用本文所提方法的ISP出口流量总花费最多可降低7.5%.     

MPEG-2到H.264转码中变换系数转换的优化算法

为采用优势明显的H.264编码,并避免已有的大量MPEG-2非线性视频编缉设备被淘汰,研究了从MPEG-2到H.264转码的转换技术,分析了目前的转换算法,提出了一种DCT系数到H.264整数变换(HT)系数转换的优化算法,并针对不同视频终端的应用需求,分别给出了保持图像空间分辨率不变和减半时的转换方法.实验表明,该算法可大幅度简化运算,并具有良好的实时性和视频质量.