[發明專利]一種動態可重構處理器的數據緩存預取方法有效

申請號：	201811377387.7	申請日：	2018-11-19
公開（公告）號：	CN109783399B	公開（公告）日：	2021-01-19
發明（設計）人：	楊晨;侯佳;王逸洲;周奇;耿莉	申請（專利權）人：	西安交通大學
主分類號：	G06F12/0802	分類號：	G06F12/0802;G06F12/0862;G06F12/0868
代理公司：	西安通大專利代理有限責任公司 61200	代理人：	徐文權
地址：	710049 陜***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種動態可重構處理器數據緩存方法
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【說明書】：

本發明公開了一種動態可重構處理器的數據緩存預取方法，包括以下步驟：1)可重構處理器緩存預取時，偏移量處理單元獲得最佳偏移量，發送給預取地址生成模塊；2)預取度調節模塊通過預取精度與迭代總數據量這兩個參量動態調節預取度，并發送給預取地址生成模塊；3)預取地址生成模塊根據基地址、最佳偏移量和動態預取度生成預取地址及數量。本發明提供的一種動態可重構處理器的數據緩存預取方法，該方法提前將數據從主存儲器加載到緩存存儲器上，降低了處理器訪問數據時間，提升了預取準確度。

技術領域

本發明屬于高速緩存管理領域，具體涉及一種動態可重構處理器的數據緩存預取方法。

背景技術

受指令流驅動，基于馮.諾依曼體系結構的處理器在性能和功耗兩方面不能滿足日益膨脹的應用需求；受數據流驅動的專用計算（如 ASIC），電路結構是根據功能定制或者半定制的，功耗低且運算速度非常快，但是缺乏靈活性和擴展性，應用的發展超前于硬件的設計。可重構處理器是在運行時通過配置流來動態改變運算單元陣列的功能 (功能的改變往往只消耗幾個或者十幾個時鐘周期)，然后通過數據流來驅動運算單元陣列進行計算。所以可重構處理器既有指令驅動處理器的靈活性，又具有接近數據驅動芯片的性能和功耗。可重構處理器主要由控制單元、數據通路、存儲器和輸入/輸出接口四部分組成。與指令流處理器的主要區別在于，控制單元通過發送配置信息而不是指令的方式控制數據通路的行為, 存儲器中所存儲的是配置信息而不是指令。其中配置信息是重點，是與傳統處理器的主要區別之處，它用來組織數據通路實現特定的功能，其自身特點能夠彌補傳統處理器不足。

緩存技術的出現是為了彌補處理器與存儲器之間的速度差異。硬件預取是現代高性能處理器的一個重要特性。準確的硬件數據預取可以減少主存延遲的帶來負面影響，并顯著提高處理器的性能。Sandbox prefetching、Feedback directed prefetching、Globalhistory buffer包括其他多核處理器（CMP）的預取方法面向的都是基于馮.諾依曼體系結構的處理器。算法也可以使用在可重構處理器上，但是沒有考慮可重構處理器本身的特點。基于可重構處理器緩存配置信息的特點，并根據配置信息的特點，可實現緩存預取方法。

發明內容

本發明目的是提供一種動態可重構處理器的數據緩存預取方法，該方法提前將數據從主存儲器加載到緩存存儲器上，降低了處理器訪問數據時間，提升了預取準確度。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種動態可重構處理器的數據緩存預取方法，包括以下步驟：

1）可重構處理器緩存預取時，偏移量處理單元獲得最佳偏移量，發送給預取地址生成模塊；

2）預取度調節模塊通過預取精度與迭代總數據量這兩個參量動態調節預取度，并發送給預取地址生成模塊；

3）預取地址生成模塊根據基地址、最佳偏移量和動態預取度生成預取地址及數量。

本發明進一步的改進在于，步驟1）的具體實現方法如下：

101）當訪問來自L2 cache的基地址時，來自偏移列表中52個偏移量，將基地址與偏移量之和添加到bloom濾波器中，下面給出了該偏移列表：

1 2 3 4 5 6 8 9 10 12 15 16 18 20 24 25 27 30 32 3640 45

48 50 54 60 64 72 75 80 81 90 96 100 108 120 125 128 135

144 150 160 162 180 192 200 216 225 240 243 250 256