[發明專利]一種多核系統中對內存訪問的優化方法和系統

有效

• 申請號: 200910243195.1
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN101719105A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 米偉;馮曉兵;賈耀倉
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

1.一種多核系統中對內存訪存的優化方法，其特征在于，所述方法，包括 下列步驟：

步驟100.在中央處理器的最后一級緩存中添加異或緩存映射機制來計算 緩存的索引；采用異或緩存映射機制計算緩存的索引的方法是：把原有的緩存 索引中跟存儲體索引相對應的位與緩存標簽相對應的位做異或操作，用異或操 作之后的結果代替原有緩存索引中的對應部分；

步驟200.對操作系統中同時執行的多個目標程序中的每一個程序，利用 操作系統中的頁著色分配算法分別通過剖析測試得到每一個目標程序的失效 率曲線和敏感度曲線；所述步驟200.包括：

步驟210.在操作系統中分別在目標程序占有的相應顏色數目下單獨執行 目標程序，并記錄相應目標程序占有的顏色數目下對應的目標程序的程序內行 緩存失效率，用折線連接所述程序內行緩存失效率得到該目標程序的失效率曲 線；

步驟220.將每一個目標程序與預先選定的一組標準測試程序分別同時執 行一次，剖析測試得到目標程序的程序間行緩存失效率，對所述程序間行緩存 失效率做二次曲線擬合，得到目標程序的行緩存失效率隨同時執行的其它程序 的行緩存失效率變化的敏感度曲線；

步驟300.根據所述失效率曲線和敏感度曲線，計算適合目標程序集合的 劃分策略以降低多核系統中總的行緩存失效率，達到多核系統中對內存訪存的 優化；所述步驟300.包括：確定每一目標程序占有的顏色數目，以及與任意 程序共享的顏色數目，并根據每一目標程序的失效率曲線和敏感度曲線，計算 每一目標程序的總的行緩存失效率；進一步確定每一目標程序具體占有哪些顏 色；

所述步驟300.包括下列步驟：

步驟310.根據頁著色系統中顏色的數目，確定所有可能的顏色數目候選 分配方案集合；

步驟320.從所述顏色數目候選分配方案集合中選擇一個顏色數目候選分 配方案，計算當前顏色數目候選分配方案的總的行緩存失效率最小的劃分策 略；

步驟330.判斷是否還有顏色數目候選分配方案未處理，若是，則返回步 驟320.；否則，執行步驟340.；

步驟340.比較每一個所述顏色數目候選分配方案對應的總的行緩存失效 率最小的劃分策略，選擇其中最小的劃分策略，采用該劃分策略通過proc文 件系統設置著色掩碼，對目標程序集進行動態隨機存儲器中存儲體的劃分；

所述步驟320.包括下列步驟：

步驟321.為目標程序集中的每一個程序隨意分配任一種顏色，作為當前 劃分策略；

步驟322.任意選擇目標程序集中的一個程序和任意選擇一種顏色，并且 在所述當前劃分策略下所述程序還沒有擁有所述顏色，計算所述程序擁有所述 顏色的情況下的系統行緩存失效率指標；其中，計算所述程序擁有所述顏色的 情況下的系統行緩存失效率指標的方法，包括下列步驟：

計算給定劃分策略下目標程序i的總的行緩存失效率指標，公式如下：

其中，MRC_i和SRC_i分別對應失效率曲線和敏感度曲線，m_i為目標程序i占 有顏色數目，M為動態存儲器系統中的存儲體數目，m_ij為與任意程序j共享的 顏色數目，①表示給定劃分策略條件下目標程序i的程序內行緩存失效率，而 ②表示目標程序i與任意程序j同時執行導致的程序間行緩存沖突失效率；

計算給定劃分策略下多核系統中所有目標程序的總的行緩存失效率指標， 計算公式：

其中k為多核系統中所有目標程序的數目；

步驟323.判斷是否存在還沒有搜索過的程序與顏色的配對，若是，則返 回步驟322.，否則，執行步驟324.；

步驟324.比較所有程序與所有顏色配對的系統行緩存失效率指標，選擇 指標最小的程序和顏色的配對；

步驟325.判斷所述指標最小的程序擁有的顏色數目是否超過當前顏色數 目分配方案中設置的程序應該擁有的顏色數，若是，則輸出所述指標最小的程 序和顏色的配對作為當前顏色數目候選分配方案的總的行緩存失效率最小的 劃分策略；否則，執行步驟326.；

步驟326.把所述顏色指派給所述指標最小的程序，更新當前劃分策略， 返回步驟322.。