《基於片上網路的多核處理器片上存儲系統最佳化技術》是依託清華大學，由薛一波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於片上網路的多核處理器片上存儲系統最佳化技術
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：薛一波
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多核處理器是計算機系統結構發展的必然趨勢，受到了學術界和工業界的熱捧。但是多核處理器的處理速度和存儲器的訪問速度存在著很大的差距，導致了嚴重的存儲牆問題，直接影響了多核處理器的性能。本項目擬利用多核處理器片上網路的全局管理優勢，提出基於片上網路的多核處理器片上存儲系統的最佳化策略和方法，提高片上Cache的利用率，最大限度地利用片上存儲層次來減少片外存儲器的訪問次數，降低遠程數據的訪問延遲，旨在解決多核處理器的存儲牆問題，進而提高多核處理器系統的整體性能。本項目擬採用軟硬體協同的設計思想，具體研究Cache的網路遷移技術、Cache的網路複製技術、地址空間的網路映射技術、生命周期敏感的Cache管理技術、一致性協定的協同最佳化等關鍵技術。本項目的研究對於解決多核處理器的存儲牆問題、提高多核處理器的整體性能具有重要理論和實踐意義。
結題摘要
在多核處理器中，片上集成了多個處理器核心，隨著處理器規模的增大，對片外存儲器的訪問需求和競爭會更加嚴重，片外存儲器訪問會成為多核處理器系統的一個關鍵瓶頸。為了增加片上存儲層次的容量，片上最後一級Cache通常採用分散式共享的模式。但隨著多核處理器規模的增大，由於數據分布和共享模式等問題，遠程數據的訪問延遲會越來越大，這就會對多核處理器的性能產生很大的影響。本課題利用片上網路的全局管理優勢，提出基於片上網路的多核處理器片上存儲系統的多種最佳化技術，如Cache的複製技術、Cache的遷移技術、地址空間的網路映射技術、一致性協定的最佳化技術等。這些技術對片上Cache進行有效管理，提高片上Cache的資源利用率，減少片外存儲器的訪問次數，降低遠程數據的訪問延遲，旨在解決多核處理器的存儲牆問題，進而提高多核處理器系統的性能。主要成果有： （1）提出支持高速快取一致的片上網路結構，將一致性協定與片上網路結合，實現計算與通信的分離；並提出網路犧牲Cache，減少片上訪問延遲。 （2）提出細粒度片上Cache替換算法，將雙端插入策略中的插入機率進一步細分，根據數據訪問特徵選擇不同的插入機率，從而提高Cache的性能，減少片外訪問次數。 （3）對片上快取管理技術，提出距離敏感的Cache複製技術，減少數據訪問距離；根據末級Cache 中的數據訪問特徵，對末級Cache 中的數據放置策略進行了最佳化；通過曲線估計的方法獲得準確度較高的整個片上Cache命中曲線，對Cache進行容量劃分。 （4）提出減少片外寫操作的存儲最佳化技術，研究對PCM寫操作最佳化機制，降低訪問的延遲和功耗；提出抗磨損的PCM與SRAM混合Cache結構，延長PCM的使用壽命。 （5）提出可擴展的快取地址映射技術，在有片上Cache模組出錯時，可對片上快取地址空間進行配置，保證片上地址空間的完整。 （6）已發表論文22篇，其中SCI收錄2篇，EI收錄18篇，國家發明專利7項。培養研究生15人，博士11名，碩士4名。
