多线程共享缓存中冗余路访问消除机制研究  

Eliminating Unnecessary Way Accesses in Cache Shared by Multiple Threads

作　　者：范灵俊[1,2] 徐远超[1,3] 唐士斌[1,2] 杜坤[4] 王达[1] 

机构地区：[1]中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室,北京100190 [2]中国科学院大学,北京100049 [3]首都师范大学信息工程学院,北京100048 [4]南京邮电大学宽带无线通信技术教育部工程研究中心,南京210003

出　　处：《高性能计算技术》2014年第1期20-24,共5页

基　　金：本文获得国家“973”计划项目基金（2011CB302501）和国家自然科学基金（61332009,61173007,61100013）资助.

摘　　要：近年来，功耗是处理器设计领域的关键问题之一。由于片上缓存占用了越来越多的CPU芯片面积和功耗，本文提出了一种针对多线程共享缓存通过过滤不必要缓存路（Way）访问来降低CPU动态功耗的缓存结构，称为Threadid Cache。通过设置和预先访问Threadid过滤器（Threadid Filter）来排除每次访问发生时不同线程对组相联缓存同一组（Set）中其它线程私有数据块的访问。本文在128KB8路Threadid Cache上对传统并行程序和大数据处理并行程序进行了测试，实验结果表明，对于不同应用、不同执行线程数，69．8％．87．5％的缓存路访问可以得到消除，相应地，由于访问操作产生的同等动态功耗可以被有效降低。Power has been a big issue in processor design for several years. As caches account for more and more CPU die area and power, this paper presents Thread id Cache, which is shared by multiple threads, and by which unnecessary way accesses to private data of other threads from the request thread can be eliminated, to reduce dynamic power consumption. Experiments conducted on 128KB-8Way Thread id Cache for both testing conventional parallel programs and parallel programs for processing big data show that, 69.8%-87.5% way accesses could be eliminated due to different applications and number of executing threads, and equivalent energy caused by way accesses could be saved accordingly.

关 键 词：组相联缓存 动态功耗 多线程 THREAD ID 表 

分 类 号：TP301[自动化与计算机技术—计算机系统结构]