眾核處理器的訪存優(yōu)化及分析.pdf

1、長期以來，處理器和主存的性能分別按照不同的速度增長，達到一定的程度時，處理器的快速增長對系統(tǒng)性能的提升逐漸被慢速發(fā)展的主存所屏蔽，從而產生存儲墻問題。存儲墻問題嚴重制約著眾核處理器系統(tǒng)性能的提升。為了解決存儲墻問題，業(yè)界提出了很多方法技術，但是隨著片上可集成核數(shù)越來越多，處理器的訪存需求也越來越多，這些方法和技術在實際應用中都不同程度的遭遇到了瓶頸。因此急需一種新的技術解決眾核處理器的存儲墻問題。光互連因為具有高帶寬、低延遲、空間分布靈

2、活以及適合遠距離傳輸?shù)葍?yōu)點成為目前解決存儲墻問題的最佳選擇。
　　本文在Gem5模擬器中搭建了64核的處理器系統(tǒng)，進行了基于片外光互連特性的訪存實驗，通過實驗結果分析出片外光互連大大提升了處理器的片外訪存效率，降低了由于片外訪存帶寬有限而產生的訪存延遲?；诖隧椦芯糠治?，本文提出，由于在眾核處理器系統(tǒng)中，片上集成的末級緩存占用了大量芯片面積，增加了芯片集成復雜度和功耗消耗，當片外可以實現(xiàn)光互連之后，可以將片內集成的末級緩存移動到到

3、片外，不僅可以保證訪存效率跟末級緩存集成在片內的情況下相比不受影響甚至效率更高，而且減小了芯片面積，降低了芯片功耗和集成復雜度以及芯片制作成本。
　　本文設計了一種片內光互連網(wǎng)絡——分段不定向光學環(huán)。這種互連網(wǎng)絡可以在芯片內實現(xiàn)光互連，并且相對目前其他類型的光互連結構具有分段并行雙向傳輸?shù)奶匦?，這些特性實現(xiàn)了更高的光互連效率，更是極大地節(jié)省了光學元件的使用，降低了功耗，是一種優(yōu)化的光互連網(wǎng)絡。在 Gem5中進行調用使用，實驗結果表