[發明專利]一種基于GPU的Cache模擬器及其時間并行加速模擬方法

有效

• 申請號: 201010105079.6
• 申請日: 2010-02-02
• 公開（公告）號: CN101770391A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 高小鵬;萬寒;馬俊杰;王志強;龍翔
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F12/08;G06T1/20;G06T1/60
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種基于GPU的高速緩沖存儲器模擬器，其特征在于，包括初始化模塊、訪存記錄分段模塊、GPU并行模擬模塊、GPU并行修正模塊與統計計算模塊；初始化模塊用于讀取用戶設定的配置文件并解析該配置文件，得到所要模擬高速緩沖存儲器的配置參數及模擬維度參數，并將各參數傳遞給訪存記錄分段模塊；訪存記錄分段模塊用于對載入的訪存記錄序列進行分段，并為各訪存記錄段分配高速緩沖存儲器實例和初始化高速緩沖存儲器實例；GPU并行模擬模塊用于模擬GPU顯存中的各訪存記錄段，記錄模擬結果包括命中、缺失次數和保存需要進行修正的修正訪存記錄序列，并將模擬結果傳遞給統計計算模塊，將修正訪存記錄序列提供給GPU并行修正模塊；GPU并行修正模塊使用修正訪存記錄序列在對應高速緩沖存儲器實例上進行模擬，記錄模擬結果包括命中次數，并將模擬結果傳遞給統計計算模塊；統計計算模塊綜合GPU并行模擬模塊的和GPU并行修正模塊的模擬結果，計算出最終的模擬結果，將模擬結果寫入文件保存。

2.根據權利要求1所述的一種基于GPU的高速緩沖存儲器模擬器，其特征在于，所述的初始化模塊，讀取用戶指定的配置文件，該配置文件是XML類型的，通過解析配置文件中<lesassoc>、<lessetno>、<lesblocksize>、<leswritepolicy>標簽的值，得到所要模擬的高速緩沖存儲器的相聯度、組數、塊大小、寫回策略，通過解析標簽<lessimugpu>、<lessimublock>、<lessimuthread>得到模擬維度三個信息GPU、ThreadBlock和Thread，將這些參數信息傳遞給訪存記錄分段模塊；其中，模擬維度GPU表示參與模擬的GPU的個數，模擬維度ThreadBlock表示在一個GPU中參與模擬的線程塊的個數，模擬維度Thread表示在一個GPU的一個線程塊中參與模擬的線程的個數，<lessimugpu>的值表示參與模擬的GPU的個數，<lessimublock>的值表示在一個GPU中參與模擬的線程塊的個數，<lessimuthread>的值表示在一個GPU的一個線程塊中參與模擬的線程的個數。

3.根據權利要求1所述的一種基于GPU的高速緩沖存儲器模擬器，其特征在于，所述的訪存記錄分段模塊，對系統當前圖形處理器GPU進行枚舉，得到能用GPU的數量AG_i，結合初始化模塊傳遞的模擬維度和GPU的資源情況將訪存記錄序列平均分為i個訪存記錄段，將各訪存記錄段復制到GPU的顯存中，并為各訪存記錄段Trace[i-1]分配高速緩沖存儲器實例Cache[i-1]，設置所有Cache[i]中每個塊Block的標記tag信息都為-1；

所述的訪存記錄段個數i，當AG_i＞G_i或AG_i＝G_i時，i等于G_i＊TB_i＊T_i，當AG_i＜G_i時，i等于AG_i＊TB_i＊T_i；

其中，G_i、TB_i和T_i分別表示模擬維度中GPU、ThreadBlock和Thread維度，i為大于0的整數。

4.根據權利要求1所述的一種基于GPU的高速緩沖存儲器模擬器，其特征在于，所述的GPU并行模擬模塊，其內并行運行的線程，對各訪存記錄段進行模擬過程中，當訪存記錄序列中Trace_i的模擬發生高速緩沖存儲器缺失時，而Trace_i在高速緩沖存儲器實例中屬于set_j，且此高速緩沖存儲器實例的set_j內存在tag值為-1的Block_k，則保存Trace_i到要修正訪存記錄序列內，模擬完成后把修正訪存記錄序列提供給GPU并行修正模塊；

其中Trace_i表示訪存記錄序列中的第i個訪存記錄，set_j表示高速緩沖存儲器實例中第j組，Block_k表示高速緩沖存儲器實例中某組中的第k個塊，i、j、k為大于0的整數。