[發明專利]緩存分區方法

有效

• 申請號: 201110286422.6
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102354301A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 陳天洲;虞保忠;馬建良;胡一帆;葉敏嬌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術領域

本發明屬于存儲技術領域，涉及大容量緩存及多核架構下的緩存分區方法。

背景技術

目前大多數計算機系統的性能在很大程度上是受內存平均訪問延遲來決定的，提高緩存的命中率就能減少內存的訪問次數，也就能提高系統性能。當前的處理器都使用緩存機制，緩存的作用主要是緩解調整處理器與低速主存之間速度及性能上的不匹配。緩存實行分級機制，目前的處理器大多采用三級緩存(L1，L2，L3)，其最后一級緩存(L3)靠近主存。隨著最后一級緩存的容量不斷增加，相應的管理策略也要不斷改進，以提高緩存的利用率，減少主存的訪問次數。

緩存的管理策略包括插入算法和替換算法。插入算法是從主存中讀入到緩存的一個緩存數據塊應該放置到緩存的什么位置上。而替換算法是由于緩存空間容量有限，當有新的緩存塊要進來時，需要將緩存中的一個緩存數據塊從緩存移到主存中，以便騰出空間給新的緩存數據塊。目前大多數處理器使用的緩存管理策略是最近最少使用算法(LRU)。LRU是將一組緩存看成是一個鏈表，當有新的緩存數據塊要插入的緩存中時，將表尾的緩存數據塊移到主存中，表中其他緩存數據塊相應地往后移一個位置，將新的緩存數據塊放在表頭。在緩存訪問過程中，如果一個緩存數據塊被命中了，那么LRU算法就會將這個緩存數據塊移到表頭位置。LRU算法對于管理小容量的緩存是很有效的，但是對于管理容量較大的緩存，卻顯得有些低效，目前的最后一級緩存容量比較大，如何管理這個大容量緩存，是很多科研工作者都在思考的一個問題。故，實有必要進行研究，提供一種方法以解決目前存在的問題。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種緩存分區方法，提高緩存訪問命中率，提高系統性能。

本發明實施例是這樣實現的，一種緩存分區方法，包括如下步驟：

分區：在邏輯上將最后一級緩存分成大小相同的兩個區域，分別為分區一和分區二；

新增緩存數據塊信息位：增加被訪問次數位，用2個比特位來表示緩存數據塊被訪問次數；

新增歷史訪問記錄表：新增一個歷史訪問記錄表，記錄被訪問過的緩存數據塊，每條記錄就是緩存數據塊的信息標記位和有效位。

進一步地，所述分區一和分區二的緩存配置相同，分區一存放的是沒有被訪問過的緩存數據塊；而分區二存放的是之前被訪問過，但是被移到主存中的緩存數據塊。

進一步地，所述新增緩存數據塊信息位系增加被訪問次數位，用2個比特位來表示。

進一步地，每一個緩存數據塊都有一些信息位，主要包括標記位、有效位、LRU位、讀寫位以及被訪問次數位。

進一步地，所述歷史訪問記錄表存儲的是被替換出去的緩存數據塊的訪問記錄，每條記錄就是緩存數據塊的信息標記位和有效位。

進一步地，所述歷史訪問記錄表中可記錄的數據塊條數與分區可容納的緩存數據塊數一樣。

進一步地，所述歷史訪問記錄表是用來存儲之前被替換到主存的緩存數據塊的標記位，當一個緩存數據塊要被移到主存中時，它的標記位就會存放到這個表中。

進一步地，當一個緩存數據塊從主存被讀入到緩存中時，需要進行查表操作，如果這個緩存數據塊的標記位在記錄表中，則將它存儲到分區二中并將其在記錄表中的記錄的有效位設置成0，否則將其存儲到分區一中。

進一步地，所述記錄表采用的是先進先出的替換方法，當一個緩存數據塊的標記位要存入到表中時，先查找表中是否有有效位為0的記錄，如果有，則將這些標記位存入到這個有效位為0的記錄中，并將有效位設置成1，否則，將表中最后一條記錄的標記位設置成需要存儲的標記位

本發明將最后一級緩存分區來提高最后一級緩存的使用效率。針對大容量緩存，通過將訪問次數較多的緩存數據塊保存在緩存中，而將訪問次數較少的緩存數據塊移到主存，從而提高緩存訪問命中率，提高系統性能。

附圖說明

圖1是本發明的流程圖示。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。