8、带流水线预取的高速缓存强竞争算法

带流水线预取的高速缓存强竞争算法

在数据处理和存储领域，缓存与预取技术对于提高系统性能至关重要。流水线预取技术能够在一定程度上减少数据访问的延迟，提高系统效率。下面将详细介绍相关的算法和技术。

1. 研究背景与动机

• 流水线预取的作用 ：通过一个示例展示了使用算法 AGG（k = 3 且 d = 2）进行流水线预取缓存的过程。在该示例中，初始时缓存中有 A、B、C 三个块，获取一个块需要两个时间单位。最优按需缓存算法执行需要 11 个时间单位，而 AGG 算法结合流水线预取，仅需 7 个时间单位就完成了参考序列，这表明流水线预取是有帮助的。
• 挑战与决策 ：当未来访问信息完全已知时，好的算法的挑战是实现缓存块访问和预取之间的最大重叠。但如果没有这些信息，过度追求最大重叠可能会因为驱逐近期将被请求的块而有害。因此，需要根据过去的访问和底层访问图的结构做出更谨慎的决策。

2. 研究结果概述

• 离线情况 ：对于离线的 CLPP 问题，即缓存访问序列预先已知的情况，算法 Aggressive（AGG）是最优的，适用于任何访问图和任意 d, k ≥ 1。
• 在线情况 ：
  • 给出了一个在线确定性算法，其性能在最优算法的 2 倍以内，适用于任何访问图和 k, d ≥ 1。
  • 对于几种重要的访问图类，如完全图、有向无环图（DAG）和分支树，获得了改进的竞争比。具体如下：
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