[发明专利]一种改进的多核共享cache替换方法

权利要求书

1.一种改进的多核共享cache替换方法，其特征在于包含以下步骤：

1）、初始化：

1.1）初始化cache列划分信息表和路窃取信息表，以核为单位将cache列平均划分，保证每个核拥有自己的cache列，列划分信息表为矩阵I_A×B，A表示核的个数，B表示能访问的所有cache列的个数，其中I_ij为矩阵I_A×B中第i行第j列的元素，I_ij表示cache的第j列是否属于第i个核core_i；

路窃取信息表为矩阵L_A×A，A表示核的个数，L_ij为矩阵L_A×A中第i行第j列的元素，L_ij包含两类信息，其一为核core_i是否窃取了核core_j对应的cache的存储单元，其二为被窃取的核core_j的存储单元对应的组号集合；

1.2）当处理器核core_i发出一个L2Cache的访问请求时，根据所要访问的地址确定地址所映射的Cache组q和core_i的列划分信息表确定属于core_i的cache存储单元集合，并在存储单元集合中判断是否命中，

1.2.1）如果命中，存取cache存储单元，命中单元即为请求所要访问的单元，继续执行步骤3；

1.2.2）如果未命中，判断核core_i是否窃取了其他核的列；

1.2.2.1）如果核core_i窃取了核core_m的列，根据路窃取信息表确定被窃取的核core_m的存储单元对应的组号集合Q；并判断q是否属于Q；

1.2.2.1.1）如果q属于Q，则搜索组q中核core_m对应的存储单元；判断是否命中；

1.2.2.1.1.1）如果命中，存取cache存储单元，继续执行步骤4；

1.2.2.1.1.2）如果未命中，顺序执行步骤2；

1.2.2.1.2）如果q不属于Q，顺序执行步骤2；

1.2.2.2）如果核core_i并未窃取其他核的列，顺序执行步骤2；

2）、cache替换算法：

（2.1)根据Cache组q对应的候选路信息M_q，核core_i的列划分信息，以及核core_i对应的cache路窃取信息选择逐出单元，所述的候选路M_q表示Cache组q中按访问频率升序排列中的前M个存储单元对应的Cache列号，选择逐出单元的步骤如下：

2.1.1）如果候选路信息M_q对应的存储单元存在属于core_i的存储单元C_i，则C_i为逐出单元，继续执行步骤（2.2）；否则顺序执行步骤2.1.2）；

2.1.2）根据路窃取信息表，判断core_k是否窃取了核core_i的存储单元；

2.1.2.1）如果存在core_k窃取了核core_i的存储单元，判断窃取的是否是组q中的cache存储单元；

2.1.2.1.1）如果是，将组q中所对应的存储单元选为逐出单元，更新路窃取信息表，继续执行步骤（2.2），

2.1.2.1.2）如果不是，顺序执行步骤2.1.3）

2.1.2.2）如果core_k没有窃取核core_i的存储单元，顺序执行步骤2.1.3）；

2.1.3）选择候选路信息M_q中访问频率最低的存储单元作为逐出单元，更新路窃取信息表，顺序执行步骤（2.2）；

（2.2)将要存取的数据块插入到cache组q中优先级为M的存储单元f中，更新存储单元f的访问频率信息，继续执行步骤4，其中用访问频率信息排列优先级；

3）、提升优先级：当cache存储单元命中时，更新命中的cache存储单元的优先级，更新步骤如下：

如果命中的存储单元属于候选路M_q，则将命中的存储单元的优先级提升为最近访问的列的优先级，继续下一步；

如果命中的存储单元不属于候选路M_q，则将命中的cache存储单元的优先级提升一级继续下一步；

4）、回溯阶段，程序运行时间t后，如果程序结束继续执行步骤5，否则，清除所有cache存储单元访问频率信息和路窃取信息表，并返回步骤1.2）；

5）、输出运行结果，分析缺失率，功耗，以及整体IPC，本步骤属于常规方法。