面向循环级数组访问的数据预取技术研究

发布时间：2020-06-23 06:19

【摘要】： 微处理器和DRAM之间日趋增大的性能差距促使人们探索新的技术以减少或者隐藏访存延迟。Cache层次存储结构能够有效减少大部分运用程序的访存延迟,但是在科学计算程序中,访存延迟在程序执行时间中占很大比重,Cache的利用率低。这类程序中存在大量的线性访问的数组,数组规模越大,强制失效和容量失效的次数也就越多。数据预取技术是解决这类访存失效的有效方法,它预测可能的失效情况,提前发出数据访问操作,将访存与计算重叠起来,有效地隐藏了访存延迟。 本文对科学计算程序中循环级数组访问的数据预取技术进行了深入研究和探讨。文章详细分析了各种预取方案的优劣,讨论了研究对象的特点和各种影响因素,提出了一种软硬件结合的数据预取方法。以此方法为指导,本文首先对预取调度问题进行了重点研究,提出了一种新的预取度算法,改进了预取距离计算公式,并在Suif2平台上实现了预取分析算法。其次,本文还设计了一个自适应型的顺序预取硬件单元,并移植了Simplescalar模拟器,模拟验证了该硬件单元的功能行为。 实验评测结果表明,本文的数据预取方法可以有效地减少循环级数组访问的访存延迟,降低程序的执行时间,提高系统性能。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP332
【图文】：

lllIII图2.1程序片段执行框图(a)没有预取(b)理想预取(c)非理想预取图2.1(a)和图2.1(b)的对比，直观的显示了预取可以减少执行时间。这里，计算和访存的并行隐藏了访存延迟，提高了程序执行效率。图中显示的是一种理想情况，即预取的数据恰好及时响应微处理器的访问请求。图2.l(c)显示的是一种不太乐观的情景，rl，r2的预取操作发出的太晚，以至于不能完全避免处理器的空转。而:3又预取的过早，虽然隐藏了访存时延，但在被使用之前，它将保存在Cache中一段时间

EEEPPPNPB3.2220.2379990.8792220.0148881.0854440.0085550.724666为了便于对比，我们将上面的统计结果转化成柱状图的形式，图5.7是8个测试程取Pass前后LlCache失效率的对比图，图5.8是8个测试程序预取pass前后IPC的图。

【共引文献】

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本文编号：2726924