眾核處理器的訪存優(yōu)化及分析.pdf

1、長期以來，處理器和主存的性能分別按照不同的速度增長，達到一定的程度時，處理器的快速增長對系統(tǒng)性能的提升逐漸被慢速發(fā)展的主存所屏蔽，從而產(chǎn)生存儲墻問題。存儲墻問題嚴重制約著眾核處理器系統(tǒng)性能的提升。為了解決存儲墻問題，業(yè)界提出了很多方法技術(shù)，但是隨著片上可集成核數(shù)越來越多，處理器的訪存需求也越來越多，這些方法和技術(shù)在實際應(yīng)用中都不同程度的遭遇到了瓶頸。因此急需一種新的技術(shù)解決眾核處理器的存儲墻問題。光互連因為具有高帶寬、低延遲、空間分布靈

2、活以及適合遠距離傳輸?shù)葍?yōu)點成為目前解決存儲墻問題的最佳選擇。
　　本文在Gem5模擬器中搭建了64核的處理器系統(tǒng)，進行了基于片外光互連特性的訪存實驗，通過實驗結(jié)果分析出片外光互連大大提升了處理器的片外訪存效率，降低了由于片外訪存帶寬有限而產(chǎn)生的訪存延遲?；诖隧椦芯糠治觯疚奶岢?，由于在眾核處理器系統(tǒng)中，片上集成的末級緩存占用了大量芯片面積，增加了芯片集成復(fù)雜度和功耗消耗，當(dāng)片外可以實現(xiàn)光互連之后，可以將片內(nèi)集成的末級緩存移動到到

3、片外，不僅可以保證訪存效率跟末級緩存集成在片內(nèi)的情況下相比不受影響甚至效率更高，而且減小了芯片面積，降低了芯片功耗和集成復(fù)雜度以及芯片制作成本。
　　本文設(shè)計了一種片內(nèi)光互連網(wǎng)絡(luò)——分段不定向光學(xué)環(huán)。這種互連網(wǎng)絡(luò)可以在芯片內(nèi)實現(xiàn)光互連，并且相對目前其他類型的光互連結(jié)構(gòu)具有分段并行雙向傳輸?shù)奶匦?，這些特性實現(xiàn)了更高的光互連效率，更是極大地節(jié)省了光學(xué)元件的使用，降低了功耗，是一種優(yōu)化的光互連網(wǎng)絡(luò)。在 Gem5中進行調(diào)用使用，實驗結(jié)果表