40、芯片多处理器的软硬件协同DRAM存储体分区技术

芯片多处理器的软硬件协同DRAM存储体分区技术

1. 引言

在芯片多处理器系统中，我们期望找到一种解决方案，既能打破地址映射的对称性，又能保留页面着色所实现的静态存储体分区结果。当通过页面着色对DRAM进行分区时，每个核心的私有末级L2缓存也会同时被分区。为了消除缓存分区的影响，本文提出使用按位异或（XOR）缓存映射方案，将缓存访问从L2缓存的受限部分重新分配到整个缓存。

2. XOR缓存映射方案

• 原理 ：XOR缓存映射方案与页面着色结合使用。通过对缓存组索引的某些位和缓存标签中相同数量的低位进行异或操作，生成新的缓存组索引。并且，缓存组索引中修改后的位与DRAM存储体索引的位完全对应。
• 优势 ：以读取操作（RD）和由RD引起的L2缓存写回操作（WB）为例，在没有内存控制器中的XOR地址映射时，它们必然会被映射到同一个存储体。而使用XOR缓存映射后，RD和WB在异或操作前具有不同的缓存组索引和存储体索引，从而被映射到不同的存储体，避免了行缓冲冲突。
• 延迟分析 ：XOR缓存映射需要进行多次异或操作来获得新的L2缓存索引。由于所有异或操作可以并行进行，额外的延迟仅为一个异或门。根据具体实现，异或门可能在关键路径上，也可能不在。

3. 成本模型

为了确定多程序工作负载中每个应用程序分配的颜色，我们需要构建一个成本模型。当为应用程序分配较少的颜色以减少与其他应用程序共享的存储体数量时，其线程间行缓冲冲突可能会减少，但线程内行缓冲冲突可能会增加。因此，我们