[发明专利]一种面向低功耗的多核共享Cache混合划分方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机体系结构领域，具体涉及一种面向低功耗的多核共享Cache混合划分方法。

背景技术

随着片上集成的核心数目的增加，处理器表面温度也变得越来越高并呈指数增长。高功耗不仅仅意味着大量的能源消耗，热堆积和不断增加的功耗密度还将威胁到系统的稳定性。过高的功耗会限制处理器性能的提升，而如果进一步提高频率或增加缓存的容量，又会使处理器的功耗继续向上攀升，进而走入一个恶性循环。面对处理器的功耗压力，低功耗设计已经成为未来微处理器设计中的核心问题。

然而，目前对多核共享二级Cache划分策略的研究几乎都是面向吞吐量或者公平性的，面向低功耗的研究极少。仅有的面向低功耗的划分方法是在牺牲性能的基础上实现的，并没有对划分方法进行实质性的改进。

发明内容

本发明利用程序运行的局部性原理，通过私有和共享两种资源分配方式相结合来实施Cache划分，从而实现在运行同一个应用时，使用尽可能少的Cache列，关闭剩余列，达到降低系统功耗的目的。在保证系统性能方面，本发明采用了系统IPC作为评价系统性能的指标，IPC是每个时钟执行的指令数(Instruction Per Cycle)。

本发明提供技术方案如下：

本发明所述的动态划分策略主要分成三个步骤：初始化、划分和回溯。在算法中，有四个基本的参数：差异度阈值R_share、回溯阈值IPC_[initial]、性能损失阈值PLT和时间片t。R_share一般取值在50％～200％，IPC_[initial]取值在试验中取得，PLT取值在0～3％之间，t取值在100000～5000000个时钟周期之间。算法的主要过程如下：

1、一种面向低功耗的多核共享Cache混合划分方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)初始化：

1.1)将每个线程作为一个单独的划分单位，给每个划分单位划分一列二级Cache；

1.2)一个时间片t后，判断程序是否运行结束，结束则跳转到步骤(4)，否则继续执行步骤1.3)；时间片t是指将应用程序的运行时间均匀分块，每块时间称为一个时间片t；

1.3)根据公式①计算系统性能IPC_[par]，IPC是每个时钟执行的指令数(Instruction Per Cycle)；

IPC[par]=Σi=1nIPC[appi]=Σi=1n1α+β×θi(x)]]>①

其中，n表示应用程序所包含的线程总数，表示线程i(1≤i≤n)的每个时钟执行的指令数，用来表征线程i的性能，根据下式②计算得到：