检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机研究与发展 2014年第9期51卷 1955-1970页

作者：张轮凯宋风龙王达范东睿孙凝晖中国科学院计算技术研究所高性能计算机研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

稀疏目录技术在缓存一致性非一致存储访问(cache coherent non-uniform memory access,ccNUMA)系统中有广泛应用.但是,稀疏目录技术的一个主要缺陷在于目录项替换在目录热点存在的情况下会严重降低系统的性能.针对此问题,研究如何提升... 详细信息

稀疏目录技术在缓存一致性非一致存储访问(cache coherent non-uniform memory access,ccNUMA)系统中有广泛应用.但是,稀疏目录技术的一个主要缺陷在于目录项替换在目录热点存在的情况下会严重降低系统的性能.针对此问题,研究如何提升稀疏目录性能.首先,从定性和定量的角度对主流的稀疏目录替换算法进行了分析,并且发现最为原始的最久未使用(least-recent-used,LRU)算法的性能实际上要优于一些近期提出的目录替换算法,如最少共享者(least-sharer-count,LSC)算法.其次,将victim cache的思想应用到稀疏目录上,提出了victim目录(victim directory),该技术在主稀疏目录模块上加入了一个小的全相联二级目录存储.最后,提出了选择性victim目录(selective victim directory)技术,使得victim目录选择性地仅存储有用的目录项,从而进一步减少了目录替换的数量.选择性victim目录通过向所有节点的cache发出探查消息(probe messages),从而选择性地存储较为有用的目录项.实验证明,选择性victim目录取得了比简单victim目录更好的性能;而且在仅增加了1KB左右的硬件开销的代价下,选择性victim目录节省了35.7%的程序运行时间.

关键词： ccNUMA系统稀疏目录替换算法 victim目录选择性victim目录

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多核Cache稀疏目录性能提升方法综述

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计算机工程与科学 2019年第3期41卷 385-392页

作者：吴健虢陈海燕刘胜邓让钰陈俊杰国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

受限于功耗,十多年前通用微处理器就停止追求更高的主频转而向集成更多处理器核的方向发展;同时,随着晶体管密度按摩尔定律不断提高,单片可集成的处理器核数成倍增长,片上多核、众核处理器已成为高性能微处理器发展的主流。未来千核级... 详细信息

受限于功耗,十多年前通用微处理器就停止追求更高的主频转而向集成更多处理器核的方向发展;同时,随着晶体管密度按摩尔定律不断提高,单片可集成的处理器核数成倍增长,片上多核、众核处理器已成为高性能微处理器发展的主流。未来千核级通用众核处理器支持共享存储编程模型是一种必然趋势,但传统的Cache一致性目录结构面临着查找延迟高、目录项替换频繁以及硬件代价和功耗可扩展性有限等问题。稀疏目录实现了传统目录结构硬件开销与一致性维护效率的折衷,被认为是众核处理器维护Cache一致性的一种高能效、可扩展结构。综述了近年来提高稀疏目录性能的相关研究与方法,并对其在面积、访问延迟、功耗和实现复杂性等方面进行分析,归纳出这些方法各自的优点和存在的不足,对创新设计未来高性能众核处理器共享存储体系结构具有一定的参考价值。

关键词：单片多核 Cache一致性稀疏目录相联度可扩展

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多核处理器目录缓存结构设计

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计算机研究与发展 2015年第6期52卷 1242-1253页

作者：王恩东唐士斌陈继承王洪伟倪璠赵雅倩高效能服务器和存储技术国家重点实验室(浪潮集团有限公司) 北京100085

随着物联网、云计算与网络舆情分析等应用的快速发展,大数据处理的应用已经成为数据中心的核心负载.数据中心服务器普遍采用多核处理器,而目录缓存作为多核处理器结构中维护缓存一致性的关键部件,对其结构研究(如稀疏目录)更多地关注于... 详细信息

随着物联网、云计算与网络舆情分析等应用的快速发展,大数据处理的应用已经成为数据中心的核心负载.数据中心服务器普遍采用多核处理器,而目录缓存作为多核处理器结构中维护缓存一致性的关键部件,对其结构研究(如稀疏目录)更多地关注于目录缓存的容量与可扩展性,更适合处理高性能计算等计算密集型应用.然而,当多核处理器执行延迟敏感的大数据应用程序时,目录缓存的高访存延迟严重制约了数据中心的服务质量.针对该问题,新型主从目录缓存结构优化了数据访问过程中的一致性协议通路,其中主目录区分共享与私有数据,管理私有数据的访存操作,降低私有数据的访存延迟,提高了从目录的容量利用率;从目录维护共享数据的缓存一致性,采用有限位标签结构,提高了从目录的存储效率.实验在Simics+GEMS模拟平台上对大数据程序测试集Cloudsuite-v1.0进行评估.结果表明在以大数据应用程序为主的运行环境下,与2倍容量的稀疏目录相比,主从目录缓存结构降低了24.39%的硬件开销,降低了28.45%的缓存缺失延时,提升了3.5%的处理器IPC;与缓存内目录相比,主从目录结构虽然损失了5.14%的缓存缺失延时与1.1%的处理器IPC,但是降低了42.59%的硬件开销.

关键词：大数据多核处理器缓存一致性目录缓存稀疏目录

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多处理体系结构的一致性目录技术研究

多处理体系结构的一致性目录技术研究

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作者：张轮凯中国科学院大学

学位级别：博士

多核/多处理器结构已经成为当今通用处理器和服务器的主流技术，而如何高效且低开销地维护多核/多处理器的缓存一致性是工业界和学术界均关心的重要问题。本文研究的重点是基于目录的缓存一致性技术—稀疏目录。稀疏目录有着较小的存储... 详细信息

多核/多处理器结构已经成为当今通用处理器和服务器的主流技术，而如何高效且低开销地维护多核/多处理器的缓存一致性是工业界和学术界均关心的重要问题。本文研究的重点是基于目录的缓存一致性技术—稀疏目录。稀疏目录有着较小的存储开销和较低的硬件实现复杂度，因此被广泛应用在商业处理器芯片之中，例如AMDOpteron系列处理器、Intel MIC处理器等。稀疏目录存在着其独特的目录替换问题:当稀疏目录组内的目录信息产生冲突的时候，一部分目录信息需要被替换出稀疏目录，并将该目录信息对应的缓存信息作废，从而造成系统的性能损失。而且，同普通目录技术一样，稀疏目录在超大规模众核系统的存储扩展性较差。本文将从不同的角度探讨如何解决稀疏目录的这些问题，从而有效提升稀疏目录的性能，具体工作如下:\n 稀疏目录替换策略。通过从定性和定量两个角度对已有目录替换算法进行分析，发现:新提出的最少共享者目录替换算法(LSC)以及最低优先级状态目录替换算法(LPS)在目录热点情况下的性能大大不如传统的最久未使用目录替换算法(LRU)。对于稀疏目录而言，LRU替换算法是一个更好的选择。\n victim目录(Victim Directory)。受victim cache技术的启发，本文提出了victim目录技术，在主稀疏目录结构上附加一个小的全相联目录结构。实验证明该技术是一个减少稀疏目录替换的有效且低开销的方法。本文进一步优化了victim目录，使得其可以选择性存储从主目录替换出来的目录信息。实验证明，该技术同最先进的Cuckoo目录技术的效果相当，硬件开销更小，实现更简单。\n 合作式目录存储（Cooperative Directory Storage，CDS）。选取合适的稀疏目录替换算法和采用victim目录均仅能减少稀疏目录的冲突替换，但无法减少稀疏目录的容量替换。在稀疏目录信息分布不均匀时，热点稀疏目录节点很容易发生容量替换。针对这个问题，本文提出了CDS技术，该技术可以动态细粒度地将末级缓存数据阵列的容量分配给末级缓存和稀疏目录，从而动态增加热点稀疏目录节点的容量。本文将该方法与AMD Magny-Cours中的静态粗粒度可配置稀疏目录结构进行对比，发现CDS技术产生的目录替换显著降低。实验发现，相对于目前最先进的Cuckoo目录技术，CDS技术同样产生了更少的目录替换。CDS技术在末级缓存失效数、整体执行时间、能耗、网络及内存读写流量等指标上也要明显优于其他稀疏目录技术。所有的实验系统均采用相同的片上存储容量，说明CDS技术可以更好的利用宝贵的片上存储资源。另外，CDS技术仅需对现有硬件系统做很少量的更改。\n 海绵目录(SpongeDirectory)。为了提高稀疏目录结构在未来超大规模众核系统中的可扩展性，本文提出了SpongeDirectory，该技术是一种采用了多层次memristor RAM的稀疏目录。每个SpongeDirectory目录块均可以根据需求动态地调整其层数，从而改变其存储的容量。本文模拟了一个256核的超大规模片上众核系统以验证SpongeDirectory的有效性。实验模拟表明，采用功耗优化的memristor RAM的SpongeDirectory同传统稀疏目录有着类似的性能，而其需要的存储却比传统稀疏目录少20倍以上，同时其能耗也更小。另外，SpongeDirectory技术可以同其他目录优化技术相结合，从而进一步减少其需要的目录存储，或者进一步提高其扩展性。SpongeDirectory是计算所设计中的千核万线程计算芯片缓存一致性系统的一个可行的实现方案。

关键词：多核处理器多处理器缓存一致性稀疏目录模拟实验

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基于多内核处理器的一致性处理方法和装置

基于多内核处理器的一致性处理方法和装置

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作者：张轮凯范东睿叶笑春王达 518129 广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼

本发明实施例提供一种基于多内核处理器的一致性处理方法和装置，根据多内核处理器中对目标共享数据进行共享的第二内核的数量，采用目录协议或侦听协议对该目标共享数据进行一致性处理，从而能够对该目标共享数据采用适合的协议进行一... 详细信息

标准号: CN104252423B

本发明实施例提供一种基于多内核处理器的一致性处理方法和装置，根据多内核处理器中对目标共享数据进行共享的第二内核的数量，采用目录协议或侦听协议对该目标共享数据进行一致性处理，从而能够对该目标共享数据采用适合的协议进行一致性处理，并且由于避免了对多内核处理器中的全部共享数据采用相同的协议进行一致性处理，对部分共享数据采用侦听协议，另一部分共享数据采用目录协议，从而相比较于现有技术不仅节省了采用侦听协议的共享数据在稀疏目录中所占用的目录项，而且节省了采用目录协议的共享数据进行一致性处理时所产生广播消息，因而提高了一致性处理效率。

关键词：一致性处理共享数据多内核处理器侦听目标共享目录协议方法和装置广播消息数据采用稀疏目录目录项内核占用共享

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