摘要：在CC-NUMA架构系统中,为了减少缓存一致性维护的开销,大规模CC-NUMA系统通常采用多级缓存一致性域设计,降低平均一致性维护操作数量,从而有效缓解系统性能扩展与一致性维护开销的矛盾.传统的MESI,MESIF,MOESI协议主要是针对单级一致性域优化设计,并且没有考虑到大型数据库应用中查询(数据读访问)业务量占据主导地位的特点,故该类一致性协议在多级缓存一致性域场景下存在着跨域操作频度高、执行效率低等缺点.针对上述问题,提出了一种基于共享转发态的多级缓存一致性协议MESI-SF.该协议创建了一个共享转发态Share-F,允许多个一致性域内同时存在远端数据副本的可读可转发状态,从而能够为同一域内同地址的读请求直接提供共享数据,有效减少了跨域操作,提升系统性能.SPLASH-2程序集模拟结果表明,对于两级Cache一致性域系统,相比MESI协议,MESI-SF能够减少23.0%跨结点访问次数,指令平均执行周期数(cycles per instruction,CPI)降低7.5%;相比MESIF协议,MESI-SF能够减少12.2%跨结点访问次数,指令平均执行周期数降低5.95%.

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.

摘要：体系结构模拟技术在计算机体系结构研究和系统设计中发挥着重要作用.通过对计算机系统的建模、仿真及评估,科研人员可以验证新型体系结构设计;将该技术导入产品设计则可以优化系统方案、降低设计风险并提升开发效率.随着半导体工艺的迅速提升,分布式共享内存计算机系统已步入千核时代,处理器微结构、存储层次、片间互连及cache一致性协议等对系统性能的影响愈发复杂,对体系结构模拟技术也提出更高挑战.本文依据计算机体系结构模拟技术特征,从精度、速度、可用性和易用性四个方面对现有体系结构模拟技术进行了分析、总结.针对计算机系统发展趋势与当前模拟器存在的问题,归纳了体系结构模拟技术面临的挑战,进而提出了未来体系结构模拟技术发展的4A理论.

摘要：深度神经网络已被广泛应用于人工智能系统中,神经网络专用计算芯片成为学术界和工业界的关注热点。Thinker是一款基于可重构计算架构的低功耗神经网络计算芯片,其支持卷积网络、全连接网络和递归网络的混合计算。为了实现高能效,Thinker提出了三种优化技术。首先,每个处理单元(PE)支持位宽自适应计算,以满足神经层的不同位宽。