【摘 要】
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现代处理器发展迅速,相对而言存储器发展缓慢,这导致访存延时过大,严重影响处理器整体运行速度。针对此问题,国内外研究者已经提出多种技术解决方案,其中预取技术的应用是重点研究领域之一。使用预取技术可以提前将数据访问到缓存中,有效减少处理器访问延时,达到提高处理器运行性能的作用,因此研究预取技术具有重要的实际意义和应用价值。本课题来源于企业BOOM处理器研究项目,以硬件数据预取器为研究对象,以BOOM处
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现代处理器发展迅速,相对而言存储器发展缓慢,这导致访存延时过大,严重影响处理器整体运行速度。针对此问题,国内外研究者已经提出多种技术解决方案,其中预取技术的应用是重点研究领域之一。使用预取技术可以提前将数据访问到缓存中,有效减少处理器访问延时,达到提高处理器运行性能的作用,因此研究预取技术具有重要的实际意义和应用价值。本课题来源于企业BOOM处理器研究项目,以硬件数据预取器为研究对象,以BOOM处理器的非阻塞缓存结构的研究为基础,提出Next Line预取策略和Adapt预取机制。通过研究传统顺序预取机制与非阻塞缓存结构之间的关系,揭示了传统顺序预取策略存在的问题并对其展开优化设计。相比采用传统顺序预取策略的处理器,性能提升近4%。针对BOOM处理器引入Adapt预取机制,实现对预取度K的动态调节,处理器性能相比基于传统顺序预取策略的处理器提升近6%。这两种预取策略都将一级缓存失效率降低到3%以下。针对数据预取器对缓存工作的影响,设计性能计数器,实现对一级Cache和二级Cache的读写操作和缓存失效的计数。试验采用标准计算机性能测试程序SPEC CPU2006在Xilinx zc706FPGA开发板上测试处理器性能,结果表明,两种预取器都可以成功集成到BOOM处理器中,完成一级缓存到二级缓存的访问操作,处理器性能得到提高,符合设计要求。
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