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片上多核Cache资源管理机制研究 被引量:6
1
作者 贾小敏 张民选 +1 位作者 齐树波 赵天磊 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2011年第1期295-301,共7页
随着片上多核成为处理器发展的主流和片上Cache资源的持续增长,Cache资源的管理已成为片上多核的关键问题。介绍了片上多核Cache资源管理的研究进展,依据研究内容将Cache资源的管理分为Cache划分和Cache共享两类。对Cache划分,探讨了其... 随着片上多核成为处理器发展的主流和片上Cache资源的持续增长,Cache资源的管理已成为片上多核的关键问题。介绍了片上多核Cache资源管理的研究进展,依据研究内容将Cache资源的管理分为Cache划分和Cache共享两类。对Cache划分,探讨了其主要组成部分和一般形式,分析和比较了典型的片上多核Cache划分机制。对Cache共享,给出了其主要研究内容,并介绍和比较了几种主流的片上多核Cache共享机制。通过分析,认为软硬件协同管理的页划分应是未来片上多核Cache划分机制的研究重点;而片上多核Cache共享机制的研究则应从目标应用的Cache行为特征着手。 展开更多
关键词 片上多核 cache资源管理 cache划分 cache共享 非一致cache
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面向访问模式的多核末级Cache优化方法 被引量:2
2
作者 刘胜 陈海燕 +1 位作者 葛磊磊 刘仲 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期79-85,共7页
多核处理器架构已经成为当前处理器的主流趋势,应用程序中访问模式的多样性给多核处理器的末级Cache带来了许多挑战。提出了访问模式的多核末级Cache优化方法,它包含"可配置的共享私有Cache划分"、"可配置的旁路Cache策... 多核处理器架构已经成为当前处理器的主流趋势,应用程序中访问模式的多样性给多核处理器的末级Cache带来了许多挑战。提出了访问模式的多核末级Cache优化方法,它包含"可配置的共享私有Cache划分"、"可配置的旁路Cache策略"和"优先权替换策略"三个协同递进的层次。通过使用该方法,程序员能够灵活地改变末级Cache执行行为,从而高效地适应应用程序访问模式的变化。实验结果表明,提出的方法能够显著降低末级Cache的缺失率,进而提高系统的整体性能。 展开更多
关键词 多核处理器 末级cache 访问模式 共享私有cache划分 旁路cache 优先权替换
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“龙腾”R2微处理器Cache单元的设计与实现 被引量:1
3
作者 屈文新 樊晓桠 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第17期22-25,共4页
合理地组织一个多级的高速缓冲存储器(Cache)是一种有效的减少存储器访问延迟的方法。论文提出了一种设计32位超标量微处理器Cache单元的结构,讨论了一级Cache、二级Cache设计中的关键技术,介绍了Cache一致性协议的实现,满足了“龙腾”R... 合理地组织一个多级的高速缓冲存储器(Cache)是一种有效的减少存储器访问延迟的方法。论文提出了一种设计32位超标量微处理器Cache单元的结构,讨论了一级Cache、二级Cache设计中的关键技术,介绍了Cache一致性协议的实现,满足了“龙腾”R2微处理器芯片的设计要求。整个芯片采用0.18umCMOS工艺实现,芯片面积在4.1mm×4.1mm之内,微处理器核心频率超过233MHz,功耗小于1.5W。 展开更多
关键词 高速缓冲存储器 一级cache 二级cache cache一致性
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基于实验的测试CACHE性能参数的算法及实现
4
作者 郑玉彤 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第9期120-121,228,共3页
论文介绍了一种用高级语言实现、通过实时实验的手段获取CACHE系统性能参数的算法,该算法有较好的实用价值。论文还提出了采用CPU时间戳作为高精度计数器的计数方法,实验结果具有很高的时间精度,同时给出了C语言实现的原代码及在PC机上... 论文介绍了一种用高级语言实现、通过实时实验的手段获取CACHE系统性能参数的算法,该算法有较好的实用价值。论文还提出了采用CPU时间戳作为高精度计数器的计数方法,实验结果具有很高的时间精度,同时给出了C语言实现的原代码及在PC机上的测试结果,粗略分析了实验中可能存在的实验噪声;并指出该算法对若干方面可能具有的重要参考价值。 展开更多
关键词 实时实验 cache性能参数 cache失效损失 组相联度 cache行大小 CPU时间戳 高精度计数器 实验噪声
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Rubyphi:面向gem5的Cache一致性协议自动化模型检验
5
作者 徐学政 方健 +4 位作者 梁少杰 王璐 黄安文 隋京高 李琼 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第7期1141-1151,共11页
Cache一致性协议是多核系统数据一致性的保障,也直接影响内存子系统的性能,一直是微处理器设计和验证的重点。Cache一致性协议的设计和优化通常需借助gem5等软件模拟器快速实现。同时,由于协议设计中存在的错误在仿真测试中具有难触发... Cache一致性协议是多核系统数据一致性的保障,也直接影响内存子系统的性能,一直是微处理器设计和验证的重点。Cache一致性协议的设计和优化通常需借助gem5等软件模拟器快速实现。同时,由于协议设计中存在的错误在仿真测试中具有难触发、难定位和难修复的特点,需借助Murphi等模型检验工具进行形式化验证。然而,基于模拟器的协议设计优化和基于模型检验的协议验证在编程语言和抽象层次上存在巨大差异,设计者需要分别进行模拟器实现和模型检验建模,这不仅增加了时间成本,也为二者的等价性带来了隐患。设计并实现了面向gem5模拟器的Cache一致性协议自动化模型检验方法Rubyphi,通过提取gem5中实现的协议,自动完成基于Murphi的模型检验建模,进而对协议进行形式化验证。实验表明,Rubyphi能够有效地完成gem5中一致性协议的建模和验证,并成功发现了2个gem5现有协议中存在的错误,相关问题和解决方案已得到社区确认。 展开更多
关键词 cache一致性协议 多核处理器 模型检验 形式化验证
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针对SMS4密码算法的Cache计时攻击 被引量:12
6
作者 赵新杰 王韬 郑媛媛 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期89-98,共10页
分别提出并讨论了针对SMS4加密前4轮和最后4轮的访问驱动Cache计时分析方法,设计间谍进程在不干扰SMS4加密前提下采集加密前4轮和最后4轮查表不可能访问Cache组集合信息并转化为索引值,然后结合明文或密文对密钥的不可能值进行排除分析... 分别提出并讨论了针对SMS4加密前4轮和最后4轮的访问驱动Cache计时分析方法,设计间谍进程在不干扰SMS4加密前提下采集加密前4轮和最后4轮查表不可能访问Cache组集合信息并转化为索引值,然后结合明文或密文对密钥的不可能值进行排除分析,最终恢复SMS4初始密钥。实验结果表明多进程共享Cache存储器空间方式和SMS4查找表结构决定其易遭受Cache计时攻击威胁,前4轮和最后4轮攻击均在80个样本左右恢复128bit SMS4完整密钥,应采取一定的措施防御该类攻击。 展开更多
关键词 SMS4 访问驱动 cache计时攻击 cache 查表索引
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一种新的针对AES的访问驱动Cache攻击 被引量:5
7
作者 赵新杰 王韬 +2 位作者 矫文成 郑媛媛 陈财森 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2009年第4期797-800,共4页
Cache访问"命中"和"失效"会产生时间和能量消耗差异,这些差异信息已经成为加密系统的一种信息隐通道,密码界相继提出了计时Cache攻击、踪迹Cache攻击等Cache攻击方法.针对AES加密算法,提出一种新的Cache攻击-访问驱... Cache访问"命中"和"失效"会产生时间和能量消耗差异,这些差异信息已经成为加密系统的一种信息隐通道,密码界相继提出了计时Cache攻击、踪迹Cache攻击等Cache攻击方法.针对AES加密算法,提出一种新的Cache攻击-访问驱动Cache攻击,攻击从更细的粒度对Cache行为特征进行观察,利用间谍进程采集AES进程加密中所访问Cache行信息,通过直接分析和排除分析两种方法对采集信息进行分析,在大约20次加密样本条件下就可成功推断出128位完整密钥信息. 展开更多
关键词 访问驱动 cache攻击 cache命中 旁路攻击 AES
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DOOC:一种能够有效消除抖动的软硬件合作管理Cache 被引量:4
8
作者 吴俊杰 杨学军 +4 位作者 曾坤 张百达 冯权友 刘光辉 唐玉华 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期2020-2032,共13页
作为弥补处理器和主存之间速度巨大差异的桥梁,Cache已经成为现代处理器中不可或缺的一部分.经研究发现,传统Cache单独使用硬件进行管理,使用固定的Cache策略和一致性协议难以适应程序中数据访存模式的多样性,容易造成Cache抖动,以致影... 作为弥补处理器和主存之间速度巨大差异的桥梁,Cache已经成为现代处理器中不可或缺的一部分.经研究发现,传统Cache单独使用硬件进行管理,使用固定的Cache策略和一致性协议难以适应程序中数据访存模式的多样性,容易造成Cache抖动,以致影响性能.提出了一种新的软硬件合作管理Cache——面向数据对象Cache(data-object oriented cache,DOOC).DOOC动态地为程序中的数据对象分配Cache段,并且动态变化段容量、段内相联度、块大小和一致性协议,从而适应数据访存模式的多样性.还介绍了DOOC软件管理的编译方法以及面向数据对象的预取机制.分别使用CACTI和基于LEON3处理器的实验平台对DOOC的硬件开销进行评估,验证了DOOC的硬件可实现性.还使用软件模拟的方式分别测试了DOOC在单核和多核处理器平台上的性能.在单核处理器上对15个基准测试程序的评测结果表明,与传统Cache相比,DOOC失效率平均降低44.98%(最大降低93.02%),平均加速比为1.20(最大为2.36).同时,通过在4核处理器平台上运行NPB的OpenMP版本测试程序,失效率平均降低49.69%(最大降低73.99%). 展开更多
关键词 cache抖动 层间抖动 核间抖动 面向数据对象cache 数据对象
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基于目录的Cache一致性协议的可扩展性研究 被引量:4
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作者 潘国腾 窦强 谢伦国 《计算机工程与科学》 CSCD 2008年第6期131-133,共3页
基于CC-NUMA结构的DSM多处理器系统是大规模高性能并行计算机的一个实现方式,由于比监听协议具有更好的扩展性,系统多采用基于目录的Cache一致性协议。但是,随着系统规模的不断扩大,目录协议同样面临着可扩展性的问题。本文在分析影响... 基于CC-NUMA结构的DSM多处理器系统是大规模高性能并行计算机的一个实现方式,由于比监听协议具有更好的扩展性,系统多采用基于目录的Cache一致性协议。但是,随着系统规模的不断扩大,目录协议同样面临着可扩展性的问题。本文在分析影响目录协议可扩展性因素的基础上,对当前比较典型的几种目录组织形式从存储开销方面进行了讨论,最后提出了基于目录Cache的两级目录组织方案。 展开更多
关键词 cache一致性协议 目录组织 混合目录 目录cache
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代理Web Cache性能分析 被引量:3
10
作者 顾丽红 吴少刚 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第13期168-171,共4页
采用WebCache技术提高当前Internet性能已成为一个主流的研究领域,其功能原理就象处理器和文件系统中的多级高速缓存一样。大规模Web高速缓存系统已成为许多国家Internet基础设施的重要组成部分。该文从三个不同访问规模的代理WebCache... 采用WebCache技术提高当前Internet性能已成为一个主流的研究领域,其功能原理就象处理器和文件系统中的多级高速缓存一样。大规模Web高速缓存系统已成为许多国家Internet基础设施的重要组成部分。该文从三个不同访问规模的代理WebCache的跟踪日志出发,分析了WebCache的用户访问模式、Cache命中率、Cache服务器处理延迟等统计特征,提出基于分布式共享RAM和外存储结合的两级协同WebCache集群技术,可以提供可扩展的高性能并行Web高速缓存服务。 展开更多
关键词 代理Web cache 日志分析 WEB cache一致性 集群
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用于减少远程Cache访问延迟的最后一次写访问预测方法 被引量:1
11
作者 夏军 徐炜遐 +2 位作者 庞征斌 张峻 常俊胜 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期14-20,共7页
为减少远程Cache访问延迟,提高共享存储系统的性能,提出了一种新的基于程序内在写突发特性的最后一次写访问预测方法,并对一个具体的目录协议进行了改造,以支持该预测方法。通过预测Cache块的最后一次写访问并提前对其进行降级,处理器... 为减少远程Cache访问延迟,提高共享存储系统的性能,提出了一种新的基于程序内在写突发特性的最后一次写访问预测方法,并对一个具体的目录协议进行了改造,以支持该预测方法。通过预测Cache块的最后一次写访问并提前对其进行降级,处理器能直接从主存中读取数据,从而减少了远程Cache访问所需的一个网络跳步数。与当前基于指令的预测方法相比,该方法能极大减少存储开销。基准测试程序的评测结果表明,该方法能获得83.1%的预测准确率,并且能提高8.57%的程序执行性能,同时与基于指令的预测方法相比,该方法能分别减少历史踪迹表69%的存储开销和签名表36%的存储开销。 展开更多
关键词 cache一致性协议 远程cache失效 写突发 最后一次写访问 自降级
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一个由编译器控制的Cache替换策略 被引量:2
12
作者 杜红燕 田兴彦 田新华 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期102-104,共3页
由于Cache污染问题,传统的仅由硬件控制的Cache替换策略不能得到令人满意的Cache利用率。为解决该问题,EPIC引入了Cache提示以辅助控制Cache替换。文章提出了一个由编译器辅助控制的Cache替换策略:最优Cache划分(OCP)。OCP Cache替换策... 由于Cache污染问题,传统的仅由硬件控制的Cache替换策略不能得到令人满意的Cache利用率。为解决该问题,EPIC引入了Cache提示以辅助控制Cache替换。文章提出了一个由编译器辅助控制的Cache替换策略:最优Cache划分(OCP)。OCP Cache替换策略简化了Cache行为和Cache失效分析方法。实验结果表明,OCP Cache替换策略能有效地降低Cache失效率。 展开更多
关键词 cache提示 cache行为分析 编译优化
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一种新颖的软件可控Cache优化方法 被引量:3
13
作者 杜红燕 田兴彦 田新华 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第21期52-57,共6页
由于Cache污染问题,传统的仅由硬件控制的Cache替换策略不能得到令人满意的Cache利用率。随着软件可控Cache机制的出现,编译器开始可以直接控制Cache替换,改善Cache行为。本文证明了一个Cache提示优化定理,并依该定理提出了一个由编译... 由于Cache污染问题,传统的仅由硬件控制的Cache替换策略不能得到令人满意的Cache利用率。随着软件可控Cache机制的出现,编译器开始可以直接控制Cache替换,改善Cache行为。本文证明了一个Cache提示优化定理,并依该定理提出了一个由编译器辅助控制的Cache替换策略:最优Cache划分(OCP)。OCPCache替换策略简化了Cache行为和Cache失效分析方法。实验结果表明OCPCache替换策略能有效地降低Cache失效率。 展开更多
关键词 软件可控cache cache行为优化
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多核处理机系统Cache管理技术研究现状 被引量:2
14
作者 所光 杨学军 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2010年第7期65-68,共4页
多核处理器的Cache结构设计和管理是微处理器设计领域的重要问题。当前主流的商用微处理器均采用共享最后一级Cache的系统结构,而片上最后一级Cache的性能通常对处理器的性能影响较大,因此共享Cache的管理问题成为当前研究热点。本文首... 多核处理器的Cache结构设计和管理是微处理器设计领域的重要问题。当前主流的商用微处理器均采用共享最后一级Cache的系统结构,而片上最后一级Cache的性能通常对处理器的性能影响较大,因此共享Cache的管理问题成为当前研究热点。本文首先介绍当前主流多核处理器及其设计问题,然后介绍了共享Cache管理的三项重要技术:线程调度、NUCA和Cache划分,最后给出多核处理器Cache管理技术的发展方向。 展开更多
关键词 多核处理器 共享cache 线程调度 NUCA cache划分
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非一致Cache体系结构技术综述 被引量:1
15
作者 吴俊杰 杨学军 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2011年第2期51-60,共10页
存储墙问题使得Cache技术的研究始终非常重要。面对日益增长的片上Cache容量,线延迟逐渐成为制约Cache设计的重要因素。为了提供统一的访问延迟,传统的Cache设计方法不得不迁就离处理器最远的Cache Bank的访问时间。为此,研究人员提出... 存储墙问题使得Cache技术的研究始终非常重要。面对日益增长的片上Cache容量,线延迟逐渐成为制约Cache设计的重要因素。为了提供统一的访问延迟,传统的Cache设计方法不得不迁就离处理器最远的Cache Bank的访问时间。为此,研究人员提出了一种非一致Cache结构(NUCA),NUCA几乎成为未来处理器中大容量Cache设计的一种趋势。处理器访问NUCA时,如果在离处理器较近的Bank中发生命中,处理器的等待时间就较短;如果在离处理器较远的Bank中发生命中,处理器的等待时间就较长。本文综述了NUCA技术产生的原因、发展,以及当前最典型的NUCA系统;并且指出了对NUCA技术研究有借鉴的两种多机存储系统技术——NUMA和COMA;最后,提出了NUCA技术研究的关键问题,并给出了相应的解决思路。 展开更多
关键词 非一致cache 线延迟 局部性 多核 非一致存储访问 cache存储结构
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基于IPC与公平性的共享Cache划分 被引量:1
16
作者 王震 徐高潮 《吉林大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期740-744,共5页
提出一种兼顾高速缓冲存储器(Cache)公平性及系统吞吐率的划分方法,使用Cache访问监控器记录各应用访问Cache的命中及失效次数,通过动态划分算法决定每个应用占用的Cache数量,解决了共享Cache访问冲突导致的Cache污染.实验表明:在吞吐... 提出一种兼顾高速缓冲存储器(Cache)公平性及系统吞吐率的划分方法,使用Cache访问监控器记录各应用访问Cache的命中及失效次数,通过动态划分算法决定每个应用占用的Cache数量,解决了共享Cache访问冲突导致的Cache污染.实验表明:在吞吐率方面,该方法较传统的LRU替换策略可获得最高37.90%,平均15.71%的提升,比公平性最优的划分算法可获得最大47.37%,平均14.11%的吞吐率提升;在公平性方面,较传统的LRU替换策略可获得最大4倍,平均77%的提升;比失效率最优的划分算法可获得最大9倍,平均2.29倍的公平性提升. 展开更多
关键词 cache划分 公平性 cache访问监控器
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适用于多核环境的混合Cache一致性协议
17
作者 李静梅 杨鹏飞 +2 位作者 张健沛 门朝光 吴艳霞 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第24期284-286,共3页
提出一种适用于多核环境的混合Cache一致性协议。该协议采用混合值传播策略,引入小容量目录D-Cache,克服传统监听一致性协议发送数据请求时盲目广播的缺点,通过数据块状态的扩展,有效避免乒乓现象的发生。仿真实验结果表明,该协议能减... 提出一种适用于多核环境的混合Cache一致性协议。该协议采用混合值传播策略,引入小容量目录D-Cache,克服传统监听一致性协议发送数据请求时盲目广播的缺点,通过数据块状态的扩展,有效避免乒乓现象的发生。仿真实验结果表明,该协议能减少测试程序的运行时间,降低多核处理器私有L1 Cache的失效率,提高系统性能。 展开更多
关键词 cache一致性协议 多核环境 目录 数据块状态 cache失效率
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Stack-Cache的设计
18
作者 滕至阳 刘阳 +1 位作者 徐安源 程正潮 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1997年第1期5-10,共6页
提出一个面向堆栈数据访问的专用Stack-Cache,它以比通用型Cache低一半的页面置换开销,获得比通用型Cache高得多的访问命中率.本文阐述了Stack-Cache的设计思想。
关键词 cache Stack-cache 设计 数据结构 堆栈
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基于OPT Cache替换Profiling的Cache提示生成
19
作者 田兴彦 黄春 陈火旺 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2005年第20期85-87,共3页
提出了一个基于最优Cache替换(OPT)Profiling的静态Cache提示生成方法,并通过模拟SPEC2000Int测试程序,对该方法与LRUCache替换策略进行了性能比较。
关键词 cache提示 Profiling优化 OPT cache替换
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Java虚拟机中的动态锁cache优化
20
作者 林传文 顾乃杰 蔡嵩松 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期271-277,共7页
Java虚拟机在运行过程中使用即时编译器编译Java程序的热点方法,然后直接执行热点方法的本地代码.锁cache机制允许Java虚拟机将编译方法的本地代码锁在cache中,以提高编译执行时的指令cache命中率.通过分析Java虚拟机中编译方法的调用规... Java虚拟机在运行过程中使用即时编译器编译Java程序的热点方法,然后直接执行热点方法的本地代码.锁cache机制允许Java虚拟机将编译方法的本地代码锁在cache中,以提高编译执行时的指令cache命中率.通过分析Java虚拟机中编译方法的调用规律,得到编译方法的活跃时间段、平均大小和内存分布情况.基于编译方法的调用规律,给出Java虚拟机中的动态锁cache优化方法.在Java热点方法的活跃期将其本地代码段锁在cache中,以减少cache失效.最后,在龙芯3A的HotSpot虚拟机上实现了动态锁cache优化方法.实验结果表明,Java虚拟机中的动态锁cache优化方法能够使SPECjvm2008运行时的cache失效次数平均降低8.5%,性能平均提升4%. 展开更多
关键词 JAVA虚拟机 cache cache机制 即时编译
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