眾核處理器的訪存優(yōu)化及分析.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，處理器和主存的性能分別按照不同的速度增長(zhǎng)，達(dá)到一定的程度時(shí)，處理器的快速增長(zhǎng)對(duì)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(chǎn)生存儲(chǔ)墻問(wèn)題。存儲(chǔ)墻問(wèn)題嚴(yán)重制約著眾核處理器系統(tǒng)性能的提升。為了解決存儲(chǔ)墻問(wèn)題，業(yè)界提出了很多方法技術(shù)，但是隨著片上可集成核數(shù)越來(lái)越多，處理器的訪存需求也越來(lái)越多，這些方法和技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中都不同程度的遭遇到了瓶頸。因此急需一種新的技術(shù)解決眾核處理器的存儲(chǔ)墻問(wèn)題。光互連因?yàn)榫哂懈邘?、低延遲、空間分布靈

2、活以及適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)成為目前解決存儲(chǔ)墻問(wèn)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(jìn)行了基于片外光互連特性的訪存實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)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(chǎn)生的訪存延遲?；诖隧?xiàng)研究分析，本文提出，由于在眾核處理器系統(tǒng)中，片上集成的末級(jí)緩存占用了大量芯片面積，增加了芯片集成復(fù)雜度和功耗消耗，當(dāng)片外可以實(shí)現(xiàn)光互連之后，可以將片內(nèi)集成的末級(jí)緩存移動(dòng)到到

3、片外，不僅可以保證訪存效率跟末級(jí)緩存集成在片內(nèi)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(fù)雜度以及芯片制作成本。
　　本文設(shè)計(jì)了一種片內(nèi)光互連網(wǎng)絡(luò)——分段不定向光學(xué)環(huán)。這種互連網(wǎng)絡(luò)可以在芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)光互連，并且相對(duì)目前其他類型的光互連結(jié)構(gòu)具有分段并行雙向傳輸?shù)奶匦裕@些特性實(shí)現(xiàn)了更高的光互連效率，更是極大地節(jié)省了光學(xué)元件的使用，降低了功耗，是一種優(yōu)化的光互連網(wǎng)絡(luò)。在 Gem5中進(jìn)行調(diào)用使用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表