多核处理器目录缓存结构设计

作     者：王恩东 唐士斌 陈继承 王洪伟 倪璠 赵雅倩 Wang Endong;Tang Shibin;Chen Jicheng;Wang Hongwei;Ni Fan;Zhao Yaqian

作者机构：高效能服务器和存储技术国家重点实验室(浪潮集团有限公司)北京100085 

基　　金：国家"八六三"高技术研究发展计划基金项目(2013AA011701) 

出 版 物：《计算机研究与发展》 (Journal of Computer Research and Development)

年 卷 期：2015年第52卷第6期

页      码：1242-1253页

摘      要：随着物联网、云计算与网络舆情分析等应用的快速发展,大数据处理的应用已经成为数据中心的核心负载.数据中心服务器普遍采用多核处理器,而目录缓存作为多核处理器结构中维护缓存一致性的关键部件,对其结构研究(如稀疏目录)更多地关注于目录缓存的容量与可扩展性,更适合处理高性能计算等计算密集型应用.然而,当多核处理器执行延迟敏感的大数据应用程序时,目录缓存的高访存延迟严重制约了数据中心的服务质量.针对该问题,新型主从目录缓存结构优化了数据访问过程中的一致性协议通路,其中主目录区分共享与私有数据,管理私有数据的访存操作,降低私有数据的访存延迟,提高了从目录的容量利用率;从目录维护共享数据的缓存一致性,采用有限位标签结构,提高了从目录的存储效率.实验在Simics+GEMS模拟平台上对大数据程序测试集Cloudsuite-v1.0进行评估.结果表明在以大数据应用程序为主的运行环境下,与2倍容量的稀疏目录相比,主从目录缓存结构降低了24.39%的硬件开销,降低了28.45%的缓存缺失延时,提升了3.5%的处理器IPC;与缓存内目录相比,主从目录结构虽然损失了5.14%的缓存缺失延时与1.1%的处理器IPC,但是降低了42.59%的硬件开销.

主 题 词：大数据 多核处理器 缓存一致性 目录缓存 稀疏目录 

学科分类：0810[工学-土木类] 0808[工学-自动化类] 0839[0839] 08[工学] 0835[0835] 0811[工学-水利类] 081201[081201] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.7544/issn1000-1239.2015.20150140

馆 藏 号：203125455...