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【6h】

基于堆叠DRAM的缓存管理机制

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摘 要

Abstract

目 录

绪 论

课题背景

堆叠DRAM缓存系统概况

堆叠DRAM缓存的技术特点

课题研究动机

国内外研究现状

堆叠DRAM缓存架构设计及其挑战

堆叠DRAM缓存优化技术

论文研究内容

文章的组织结构

基于堆叠DRAM的缓存管理机制设计

堆叠DRAM缓存管理机制设计目标

总体设计思路

体系架构与功能模块

工作机制与处理流程

本章小结

基于堆叠DRAM的缓存系统关键实现技术

DRAM缓存扩展

地址译码策略

DRAM缓存功能实现

路定位器技术

路定位器设计

降低路定位器硬件开销

数据布局策略

整合DRAM缓存系统各组件

请求调度机制

本章小结

性能测试与结果分析

测试环境

测试平台

系统配置

测试方法及测试指标

性能测试

命中率测试

访问延时测试

路定位器局部性分析

本章小结

总结与展望

总结

展望

致 谢

参考文献

附录1 攻读硕士期间发表论文目录

附录2 攻读硕士期间申请的国家发明专利

附录3 攻读硕士期间参与的项目

附录4 攻读硕士期间的开源软件

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摘要

随着计算机处理器核数的不断增加,静态随机访问存储器因功耗和技术限制,已经无法满足系统越来越大的缓存需求。虽然动态随机访问存储器的容量足够大,但是由于它的高延迟特点,一直以来仅仅被用作主存。然而,最近的3D堆叠技术大大提高了动态随机访问存储器的性能,使得访问延迟降为原来的一半甚至三分之一。堆叠DRAM有望作为系统最后一级缓存来满足应用日益增长的缓存需求,从而为促进计算机应用技术的发展带来了新契机,但这种缓存目前还存在硬件复杂度高、可扩展性差、缓存利用率低等挑战。 对于DRAM缓存来说,命中率和访问延时是两个相互冲突的优化目标。堆叠DRAM缓存系统(SODA)提出了一种全新的组织结构,设计实现了路定位器和新奇的数据布局策略,避免了请求的串行化访问问题,同时,SODA还提出了基于空间局部性的策略来降低路定位器的存储开销,增强了缓存系统的可扩展性。对于DRAM缓存,高度组相连结构是过度设计的,因此,SODA采用两路组相连进行组织,实现了命中率和访问延时之间的有效权衡。此外,针对主存控制器中的各种请求,SODA还提出了请求的调度管理机制,使得系统可以有效、稳定的运转。 实验结果表明,相较于当前最为流行的三种基于块的DRAM缓存系统,SODA在性能、命中率以及访问延时等方面都展现出了很大优势,命中率相较于Alloy-cache提升了8.1%,相较于LH-cache、Alloy-cache、ATcache系统,平均访问延时分别降低23.1%,13.2%和8.6%,性能分别提升了17%,12.8%和8.4%。

著录项

  • 作者

    陈湃;

  • 作者单位

    华中科技大学;

  • 授予单位 华中科技大学;
  • 学科 计算机软件与理论
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 廖小飞;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    DRAM; 缓存;

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