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%.     

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%.     

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.     

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。     

多核中Cache管理策略分析

本文首先分析了多核系统中二级Cache私有和共享管理方式的优缺点.并在此基础上,分析了现有的基于私有和共享方式的优化策略,现有的优化策略均通过混合私有和共享的方式在Cache访问延迟和Cache命中率之间找到一种平衡.     

片上多处理器共享cache的访存时间最优划分方法

提出的访存时间最优Cache划分(OMTP, optimalmemorytimeCachepartitioning)方法通过特征获取部件来获取不同应用程序的平均失效开销和Cache命中的路分布情况,以此作为划分依据来给竞争程序分配合适的Cache空间,达到优化程序整体执行性能的目的.实验结果表明,OMTP方法相比基于利用率的Cache划分(UCP)方法吞吐率平均提高3.1%,加权加速比平均提高1.3%,整体性能更优     

一种并行指令Cache的设计与实现

为提高通用微处理器的执行效率,研究了高性能指令Cache的体系结构和设计方法。设计了高速并行指令Cache的系统架构,将Cache体访问与线形地址到物理地址的地址转换并行操作,成功实现一个时钟周期内完成地址转换和指令读出的设计目标。详细设计了Cache体和TLB的逻辑结构,并对相关设计参数进行了精心规划,并在设计中采用了奇偶校验逻辑增加了芯片的可靠性。此结构应用于JX微处理器流片成功,并工作可靠正确。     

多核中Cache一致性延迟分析

文章分析了一致性处理过程,一致性延迟与目录存储的位置有关,通过改变目录存储位置改变目录延迟。最后,对扁平式目录一致性延迟进行了分析。     

一种面向CMP的可变相联度混合Cache结构

以V-Way Cache结构为原型,提出一种面向CMP的可变相联度混合Cache结构CMP-VH.CMP-VH将最后一级片上Cache划分成一种优化的私有/共享结构,Tag私有,数据部分私有部分共享.采用基于数据块的重用信息替换策略,提供显式和隐式两种机制在核间对共享数据进行容量划分.并行程序负载SPLASH-2的模拟...     

等价多路径间基于LRU Cache和计数统计的 流量分配调度算法

为了减少网络拥塞并充分利用链路带宽,当在转发节点与目的子网间存在有多条等价路径(ECMPs)时,流量负载应该在ECMPs间均衡分配,并且属于同一个TCP流的IP分组应该按照相同顺序到达目的主机.本文提出了一种基于LRU(Least Recently Used Algorithm) Cache和计数统计的算法.该算法通过为每条ECMP分配一个计数器,利用计数统计从而考虑到了IP分组的长度差异.使用相对计数以及对某些情况增加约束条件解决了计数器溢出问题.UDP分组只需要作为调节负载均衡的流量.更进一步,对于去往同一目的子网的不同主机的TCP流的时延差异被转化为cache中的表项失效的时间长度差.仿真实验表明,当ECMPs间的时延差不显著的情况下,只需要很小的存储空间,且每次cache查找只需要一个时钟周期,负载均衡接近最优,此时只有2%的分组出现乱序.     

基于内容预期价值的内容中心网络缓存替换策略

缓存替换技术是内容中心网络的研究内容之一。相对于海量的内容数据,缓存空间总是有限的,良好的缓存替换策略可以提高缓存收益。考虑到内容在将来被请求的概率越大,预期访问时间距离当前时刻越近,其留存价值就越大,提出了一种基于内容预期价值的替换策略。该方案通过考虑内容流行度和预期访问时间到当前时刻的时间距离,构建内容预期价值函数,并据此将价值最小的内容替换出去。仿真实验证明,该策略相对于传统的缓存替换策略,可以有效提高缓存命中率、降低请求跳数,提高网络性能。     

一种基于内容流行度的内容中心网络缓存概率置换策略

内容中心网络是下一代互联网架构的研究热点,该架构通过分布式内容缓存机制实现以内容为核心的数据传输,改变了传统基于主机的网络通信模式.缓存置换策略是内容中心网络的核心研究问题之一,缓存置换策略的设计优劣直接制约内容中心网络的数据传输性能.该文针对内容的流行度分布特征,提出一种基于流行度的缓存概率置换策略,并针对 L 层级联的内容中心网络(CCN),推导了该策略下的网络分层缓存请求失败概率近似计算公式.该文策略根据请求数据块的流行度而选择数据块在缓存队列中的置换位置,尽可能平衡不同流行度内容在网络中的分布.数值计算结果表明:该策略适用于内容请求集中的网络应用,相比较传统的最近最少使用(LRU)策略,该文策略可以明显改善流行度较低的网络访问性能.     

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.     

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。     

Modeling the Sojourn Time of Items for In-Networ Cache Based on LRU Policy

To reduce network redundancy, in- network caching is considered in many future Internet architectures, such as Information Centric Networking. In in-network caching system, the item sojourn time of LRU （Least Recently Used） replacement policy is an important issue for two reasons： firstly, LRU is one of the most common used cache policy; secondly, item sojourn time is positively correlated to the hit probability, so this metric parameter could be useful to design the caching system. However, to the best of our knowledge, the sojourn time hasn＇t been studied theoretically so far. In this paper, we first model the LRU cache policy by Markov chain. Then an approximate closed- form expression of the item expectation sojourn time is provided through the theory of stochastic service system, which is a function of the item request rates and cache size. Finally, extensive simulation results are illustrated to show that the expression is a good approximation of the item sojourn time.     

基于相对最佳划分的加权K-平均聚类改进算法

针对K-平均算法存在的缺陷,通过引入相对最佳随机划分方法以及在计算样本与簇中心时的权重,改进了K-平均算法。并通过电信运营商客户通话数据进行试验,取得了预期的效果。     

基于马尔可夫决策理论的无人机视情维修策略

视情维修可以根据设备工作状况安排预防性维修措施,是解决退化失效问题、保证设备可用度的有效途径。以无人机核心部件为研究对象,将部件在运行中发生的缓慢劣化过程,划分为若干个性能劣化状态。利用连续时间马尔可夫链理论建立状态维修及更换策略模型。以设备的稳态最大可用度为决策指标,同时考虑相邻两个阶段的平均劣化时间、平均检测时间、平均预防性维修时间以及更换部件时间等因素的影响。根据马氏过程平稳状态下的统计平衡原理,采用递归求解的算法对模型进行求解,最终确定系统最优检测频率、视情维修阈值和更换策略。实验结果表明,该模型能有效描述设备的劣化过程,实现设备维修优化。     

高速数据通道中的缓存研究

Cache是目前数据存储通道中的一个重要组成部件，它对优化数据存储通道系统性能具有意义。一般在数据存储通道中采用“乒-乓”型Cache．然而双页缓存技术的缺点是切换逻辑设计比较复杂。如果设计不当或者考虑不周．则更会导致数据的丢失。文章提出了一种延迟阈值型的单个缓存技术。从理论上指出如果阈值设定的较为合理，则采用阈值型单个缓存技术对减少系统I/O响应时间比采用“乒乓”型双页缓存技术要好。     

多核实时线程间干扰分析及WCET估值

在共享Cache的多核处理器中,线程在共享Cache中的指令可能被其他并行线程的指令替换,从而导致了线程间在共享Cache上的干扰.多核结构下WCET估值需要考虑并行线程间在共享Cache上的干扰.针对当前典型的共享Cache和共享总线的多核结构,本文提出了一种迭代的WCET估值分析方法.考虑共享总线对共享Cache访问的时序影响,基于该时序分析线程间在共享Cache上的干扰,得到较精确的WCET估值.理论分析证明了该方法的有效性,实验结果表明本文的分析方法较之当前的两种方法分别可以提高21%和14%的精确度.