多核操作系統(tǒng)中基于頁著色的內(nèi)存管理技術(shù)的研究.pdf

1、隨著多核時代的到來，處理器運算能力的發(fā)展進入了一個黃金階段。隨之而來的“存儲墻”問題也越發(fā)的嚴(yán)重了。在共享總線的多處理器體系結(jié)構(gòu)中，內(nèi)存是一個很重要的共享資源。多個程序?qū)τ趦?nèi)存的爭用，往往會給彼此帶來嚴(yán)重的影響。這種影響不但降低內(nèi)存的性能，也改變了程序的行為，使得對于系統(tǒng)的分析和預(yù)測更加困難。因此為了提升系統(tǒng)的性能和更清晰準(zhǔn)確的分析預(yù)測系統(tǒng)行為，研究多核背景下的內(nèi)存管理技術(shù)是很有意義的。
　　目前對于共享資源爭用現(xiàn)象的相關(guān)研究中，

2、通常采用隔離的思想。頁著色技術(shù)是在軟件層次上實現(xiàn)隔離思想的解決方案。面對爭用共享L2級Cache帶來的不利影響時，很多研究采用了頁著色的方案，并取得了很好的效果。現(xiàn)在的內(nèi)存設(shè)備主要以DRAM為主，圍繞DRAM的研究基本上是從硬件的角度展開的。主要的方法是通過研究程序在DRAM上的行為，選擇最佳的地址映射方式，通過提高BANK之間的并行度和減少Row-Buffer上的沖突兩個方面，最終提升DRAM的性能。
　　本文綜合這兩類研究的特

3、點，提出了一種利用頁著色技術(shù)從軟件層次上提升DRAM性能的內(nèi)存管理技術(shù)。本文首先探索了一種如何在操作系統(tǒng)環(huán)境下統(tǒng)計程序每一條虛地址訪問DRAM次數(shù)的方法，并從程序的訪存信息數(shù)據(jù)中提取出能夠指導(dǎo)優(yōu)化DRAM性能的著色信息。然后采用頁著色技術(shù)擴展了Linux-2.6.20的內(nèi)存管理中頁面分配部分，設(shè)計了一套組織顏色信息的結(jié)構(gòu)，我們搭建配置了Simics和GEMS混合模擬平臺，在其上開展實驗。我們分別對數(shù)據(jù)密集型和計算密集型兩大類程序進行了對