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《一种新的Cache优化方法_部分Cache局部性方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、1Vol.20No.1第20卷第期计算机学报..an19971997年1月CHINESEJCOMPUTERSJ一种新的Cache优化方法Cac—部分he局部性方法李明唐志敏(中国科学院计算技术研究所北京100080)摘要Cache的性能优化在高性能计算中起着非常重要的作用.传统的c(如cahe优化方法分块方法)存在着一些缺陷.而RISC和超标量等技术的引入为cache的优化提供了新的途径.本文在分析Rl,。。。”,sc处理器的特点的基础上提出了部分ach局部性方法;实践表明该方法有很好的优化效果,且易于实现.关镇词Cache,访存局部
2、性,RISC,超标量,分块方法,部分cache局部性.:分类号TP302:PARTIALCACHELOCALITYANE丫VAPPROACHTOCACHEOPTIMIZATIONLlMingTANGZhimin(stitCo“t‘,9Te‘hnolo,ineseAeaSeiences,Being100080)几曲of呻舒Chde卿ofij一-AbstraetTheoptimizationofeaeheperformanee15veryimportantinhighperfor.,maneeeomputingTherearesomedr
3、awbaeksinpreviousoptimizationmethods.suehasbloekingalgorithmsThedevelopmentofRISCandsupersealarteehniquesoe.-ffrsanewwaytoeaeheoptimizationThispaperpresentsthepartialeaeheloeali,,tyteehniqueaneweaeheoptimizationmethodbasedonanalysisofeharaeteristies.,ofRISCproeessorsOur
4、experimentsshowthatthismethodeanyieldgoodresults.and15easytoimPlementeo,,,,,·KywrdsCaeheloealityRISCsupersealarbloekingpartialeaeheloeality1己!.会甲几J吕‘二二在高性能计算领域,RISC(精简指令系统计算机.RISC处)结构已占据了主导地位由于理器的指令系统简单,结构规整,在现代的VLSI技术下可以获得较高的时钟频率.而其统一、整齐的指令格式使其更易于实现指令的流水线执行.RISC结构的这些特点
5、使它可具有很高的运.、.一02一07,,,,本文1996收到李明硕士研究生主要研究方向为高性能计算机体系结构并行处理等唐志敏研究员获,、、.博士学位主要研究方向为高性能计算机体系结构并行处理VLSI设计等计算机学报1997年.u,.而超标量(Srsoalar)技术的引入则使其性能有了进一步的提高超标量技术提高算速度Pe了处理器的指令级并行性,使多条指令可同时发出和执行.超标量处理器能同时执行整数和浮点操作的特点使其在向量运算上可发挥较好的性能.(整数部件用于地址加工和循环控制)通,过软件流水(Softwarepipelining)和循
6、环展开(Loopunrolling)等优化方法可以使超标量处理器具有和向量处理器同样的性能(有时称其为伪向量处理)[l3,‘5〕.,、,但是由于RISC处理器特别是超标量RISC处理器的运算速度非常高它们和存储器之,.,,“”因间的速度差距也更大存储器瓶颈对其性能的限制也更加严重此在这些处理器上,.cache的性能优化就具有更为重要的意义对处理器的性能发挥有着很大的影响特别是在做,,.于ce向量运算时由于这些处理器中没有向量寄存器是对ach的有效利用就非常重要.CacheLocality)对处理器性能的影响依赖于程序的访存局部性(访存
7、局部性包括空间.局部性(Spatialloeality)和时间局部性(Temporalloeality)空间局部性是指程序在一段时期,内要访间的存储单元通常集中在存储器的部分存储空间这是由于程序代码的顺序存储和顺序执行的特性以及编译器对数据(特别是数组)的集中、连续分配;时间局部性是指程序在一段,、时间内将多次访问同一存储单元这主要是由于程序中循环子程序的存在和算法对数据的重.,.cace用而导致的只有程序中存在着访存局部性h才能发挥其作用.Cache性能优化的主要目标就是提高程序的访存局部性但超标量RISC处理器的一些,cace特点
8、使其对程序的访存局部性的要求与传统的处理器有所不同因而其h优化方法也应.该有所不同本文的第2节将具体讨论RISC处理器的这些特点;第3节将分析一种最常用的Cache;4提高程序的访存局部性的优化方法分块方法的不足之处第节
