Cache替換算法中重引用區(qū)間預測策略的改進.pdf

1、近年來，隨著硬件技術的發(fā)展，處理器的速度越來越快，然而存儲墻問題依然存在——處理器的速度與存儲器的速度不匹配。緩解這種不匹配現(xiàn)狀的重要途徑是使用Cache作為兩者之間的橋梁。Cache的替換策略決定著數(shù)據(jù)塊在其中存在的時間，直接影響著處理器的性能，因此，對Cache的替換算法的研究依舊是近幾年的熱門話題。本文對Cache的替換算法的研究主要是針對重引用區(qū)間預測策略(RRIP)存在的不足，提出的改進措施。
　　針對RRIP無法消除無

2、用的Cache塊對Cache的影響，本文提出了動態(tài)回路重引用區(qū)間預測策略(RRIPAB)。該策略在保留RRIP的重引用區(qū)間鏈和新塊插入位置基礎上結合了動態(tài)回路策略，既保留了針對混合型程序模式和顛簸型程序模式降低缺失率的優(yōu)點，也增加對無用塊的回路。在Cache發(fā)生命中時，RRIPAB采取的措施是RRIP的提升策略。當Cache發(fā)生缺失時，RRIPAB根據(jù)回路可能性的大小來選擇采用動態(tài)RRIP策略的動態(tài)插入方式和動態(tài)回路策略。本文提出的RR

3、IPAB策略是在程序運行過程中對動態(tài)RRIP和動態(tài)回路策略進行組對決，選擇最適合當前程序的替換策略。使用LRU、RRIP和動態(tài)回路策略作為對比實驗，實驗結果表明RRIPAB保留了RRIP和動態(tài)回路策略的優(yōu)勢，對混合型程序模式和顛簸型程序模式產(chǎn)生的缺失率明顯低于LRU和動態(tài)回路策略，增加了動態(tài)回路對幾乎所有的程序類型都降低缺失率和提高IPC。
　　針對RRIP無法根據(jù)程序類型的不同選擇更合適的插入位置，本文提出了基于映射動態(tài)插入重引

4、用區(qū)間預測策略(MIRRIP)。該策略根據(jù)時間局部性設計出訪存映射表，將每條指令影響數(shù)據(jù)發(fā)生重用的信息，劃分成5個重用可能性。根據(jù)空間局部性設計出回路過濾表，將相鄰的若干塊劃分成一個區(qū)，根據(jù)每個區(qū)塊發(fā)生重用的信息，將每個區(qū)設置不同的兩個狀態(tài)。綜合訪存映射表和回路過濾表，來決定當前新插入塊的重用可能性。然后，根據(jù)重用可能性選擇新塊插入到重引用區(qū)間鏈的相應位置。本策略能使Cache更好地保留有用的Cache塊。MIRRIP保留了RRIP策略