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第 32卷 第 1期
201 1年 1月
东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )
Journal of Northeastern University(Natural Science)
Vo1.32.No.1
Jan. 2 0 1 1
基 于 多核 处 理器 的动态 共 享 缓存 分 配算 法
周本 海 ,乔 建 忠 一,林树 宽
(1.东北大学 信息科学与工程学 院,辽宁 沈阳 110819;2 辽宁省软件 开发与应用重点实验 室,辽宁 沈阳 110819)
摘 要:对于具有共享缓存结构的多核处理器 ,存在并行应用对共享 缓存 冲突访问导致性能下 降的现
象 .为合理地分配共享缓存 以有效地 解决 这类 问题 ,提出了 一种共享缓存分配方法 ,通过将并行应用对共享缓
存访 问未命 中的情况进行分类与追踪 ,并根据建立 的性能增 益模 型在行 的粒 度上进行动态地分 配共享缓存 ,
使系统的整体性能得到改善.实验结果表 明,新算法 能合 理地为并行运行 在多核处理器上 的应用分配共享缓
存 ,减少冲突访问 ,使系统达到更优的性能及更 高的处理效率 .
关 键 词 :多核 ;并行 ;共享缓存 ;冲突访问
中图分类号:TP 316.4 文献标 志码 :A 文章编号 :1005—3026(2011)01—0044—04
Research on the Dynam ic Allocation Algorithm of Shared Cache
for M ulti.core Processor
ZHOU Ben hai ,QIAO Jian—zhong ,LIN Shu—kuan
(1.School of Information Science& Engineering,Northeastern University,Shenyang 110819,China;2.Key
Laboratory of Software System and Developm ent Generic Technology,Shenyang 110819,China. Corresponding
author:ZHOU Ben_hai,E-mail:zhoubenhai—neu@ 126 corn)
Abstract: It was found that on access which causes the conflict between parallel applications and
shared cache will Icad the system performance to degrade for the multi—core processor involving a
shared cache.To solve the problem efficiently and reasonably,allocation algorithm iS proposed for
the shared cache,i.e.,so rting and tracking the cases the parallel applications are m issing the
access as a target to shared cache.then the shared cache iS allocated dynamically for cache’S line
granularity according to the performance gain model developed to improve the system
performance. Testing results showed that the new algorithm is able to reduce the conflicting
accesses and enable the system to achieve better performance and higher processing efficiency by
allocating the shared cache to the parallel operations on multi—core processor reasonably.
Key words: multi—core;parallel;shared cache;conflicting accesses contention
多核处理器的出现 给存储 系统 的设计 带来更
大的挑 战 .共 享二 级 缓存 (L2 cache)是 多核 处 理
器的重要资源 ,并行 执行 的应用 对其访问时 ,共享
二级缓存的分配 策略将影响 多 核处 理器 性 能_1 J.
判断多核处 理器 的共 享二级 缓存分 配策略是否高
效 ,一个关键的因 素在 于 共享 二级缓存 的行 替换
策略 .现在 大多数 的多 核系 统,应用 最近最少 使用
(LRU)方法作为二级缓存 的替换策略l .LRU策
略是基 于 应用 需 求来 分配共 享 cache资 源的 ,但
是在于应用性能改善能否通过 占有更多的高速缓
存资源而获得 (增加高速 缓存命 中率 以改善性
能),而并非 取决于应用 的需 求 高低 .因此 本文提
出了一个动态分配 L2 cache算法 ,该算法通过周
期性地 记录并 行任务 各 自提升性 能所需 额外 的高
速缓存 资源信 息 ,并 据此 重新分 配高速缓 存资源,
以使整个 系统 的性 能达到 最优 .
1 相关技术
在共享 二级 缓 存 中 ,一 个 应 用性 能 的增 益 与
它 占有的高速缓存资源的关联度称之为高速缓存
收 稿 日期 :2010—05—27
基金项 目:国家 自然科学基金资助项 目(60873009).
作者 简 介 :周 本 海 (198l一),男,辽 宁沈 阳人 ,东北 大 学博 士研究生 ;乔建忠 (1964一),男 ,辽 宁兴城人 ,东 北大学 教授 ,博 士生导 师 .
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