文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
分片式处理器一级数据缓存的设计与优化
姓名:张军
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:安虹
20090501
摘要决的问题,包括访存延迟、通信和同步、存储二义性,以及可扩展性等。本文探级数据缓存设计的第一种优化一改进存储依赖预测器。模拟结果表明改进的存储依赖预测器可以提高大部分应用的存储依赖预测率。,提出了对甈囊患妒莼捍嫔杓频牡诙钟呕利用数据预取机制降低访存延迟。模拟结果表明数据预取机制可以减少访存指令分片式处理器体系结构篈芄缓芎玫赜Χ阅擅坠ひ沾墓摹⑾哐映佟设计和验证复杂度等一系列问题,是一种具有良好的性能扩展潜力的众核处理器体系结构设计方案。作为一种新型的处理器体系结构,分片式处理器的一级数据高速缓存是决定分片式处理器性能的一个重要因素,,并通过对其性能影响因素的量化分析完成了对该设计方案的优化。论文的主要研究内容和成果包括:诔浞值餮醒踅缣岢龅姆制酱器体系结构一级数据缓存设计方案的基础上,给出了分片式处理器甈囊级数据缓存设计。一级数据缓存包含四个体以提高访存带宽,体与体之间的数据按地址交叉存储以减少数据同步,体与体之间的通信通过片上网络来进行。一级数据缓存主要包括队列、缺失处理单元、存储依赖预测器等模块。,提出了对甈囊的访存延迟。本文针对中部分程序的初步实验结果表明:两种优化方案在占用很少的片上资源的情况下可以适应大多数的应用程序。关键词:分片式处理器体系结构一级数据缓存存储依赖预测数据预取
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图目录患妒莼捍媛呒油肌图笔Т淼ピ图两位饱和存储依赖预测器造成指令无谓等待⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图砥魈逑到峁埂处理器体系结构处理单元结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯砥魈逑到峁埂甈砥骱艘患妒莼捍娴ピD?榛帧的逻辑视图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯的结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图通用寄存器存储交叉示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图数据流执行示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯淖刺图编译器无法解决的数据依赖示例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图多到一纠峤涣魉摺图葑刺纭图ň挚刂仆纭图轿槐ズ痛娲⒁览翟げ馄骷捌渥刺;煌肌图敛僮鳌峁埂刂纷;涣鞒獭指令处理过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.噶畹拇砉獭图块中各种指令的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图应用程序中数据依赖的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图应用程序中的依赖深度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图应用程序中期望的推测深度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图改进的存储依赖预测器的状态转换⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图存储预测器改进前后依赖预测错误率对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图预取预测器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.
图噶钐峤皇钡囊患痘捍婷新省图一级数据缓存软件模拟器核心代码⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图需要进行预取的指令占总指令的比重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图表数据预取对指令访存延迟的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图优化前后应用程序亩员取图应用程序中块平均占用钍图目录
表目录表三种体系结构一级数据缓存比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表幸恍┲匾5淖刺弧璳⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表单个宓呐渲谩指令处理流水线的操作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯指令在执行过程中仅依赖很少的噶睢蠰噶钐峤凰璧氖敝又芷谑蠸指令提交所需的时钟周期数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.指令访存局部性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
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