片上內(nèi)存控制器性能評(píng)估和優(yōu)化.pdf

1、存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能是影響現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的重要因素之一。近二十年來，芯片結(jié)構(gòu)以及制造工藝的不斷改進(jìn)使得處理器和內(nèi)存的工作效率都得到了相應(yīng)的提高。但是，從現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)來看，內(nèi)存工作頻率提高的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于處理器主頻提高的速度，這使得處理器的訪存性能越來越成為制約系統(tǒng)性能的瓶頸。工業(yè)界和學(xué)術(shù)界一直致力于縮小處理器和存儲(chǔ)器之間的差距，提高處理器的訪存效率。最近5年來在硬件方面主要出現(xiàn)了下面三種相關(guān)技術(shù)，這些技術(shù)的出現(xiàn)為存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化帶來了新的機(jī)

2、會(huì)和問題，●DDRI/Ⅱ等新型內(nèi)存設(shè)備(DDRI/Ⅱ SDRAM) ●片內(nèi)集成內(nèi)存控制器(On-chip Memory Controller) ●多核多線程架構(gòu)(MultiCore and MultiThreading)結(jié)合龍芯2號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文系統(tǒng)的討論了上述新的硬件技術(shù)對(duì)內(nèi)存控制器設(shè)計(jì)的影響。本文的貢獻(xiàn)主要分成評(píng)估和優(yōu)化兩個(gè)方面：◆基于程序周期行為的性能評(píng)估方法準(zhǔn)確快速的性能評(píng)估環(huán)境和方法是進(jìn)行各種性能優(yōu)化的前提，考

3、慮到硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性，軟件模擬器正逐漸成為性能評(píng)估的重要手段。本文用統(tǒng)計(jì)建立了一種基于程序周期行為的快速性能評(píng)估方法，在不損失精確度的前提下大大提高了軟件模擬的速度。在詳細(xì)的龍芯模擬器上，把SPEC 2000基準(zhǔn)測(cè)試程序的模擬時(shí)間從10天縮短到40分鐘內(nèi)，IPC誤差率控制在5％左右。◆片上內(nèi)存控制器的訪存調(diào)度在處理器內(nèi)部集成內(nèi)存控制器以后，內(nèi)存控制器可以直接訪問處理器的訪存隊(duì)列，這為訪存調(diào)度提供了很大的優(yōu)化空間。本文比較了傳統(tǒng)的地址