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1、 多 核 Cache 替 换 策 略 模 型 研 究 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 分类号 TP368 学号 09060055 密级 公 开 工学硕士学位论文 多核多核 Cache 替换策略替换策略模型模型研究研究 硕士生姓名 石文强 学 科 专 业 电子科学与技术 研 究 方 向 微处理器设计 指 导 教 师 张民选 教授 国防科学技术大学研究国防科学技术大学研究生院生院 二一一年十一二一一年十一月月 Performance Evaluation of Cache Replacement Policy for CMP Candidate：Shi Wenqiang Advis
2、or：Prof. Zhang Minxuan A thesis Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering in Electronic Science and Technology Graduate School of National University of Defense Technology Changsha，Hunan，P.R.China November，2011 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 第 I 页 目 录 摘 要 . i
3、 ABSTRACT . iii 第一章 绪论 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.1.1 集成电路进入纳米时代 . 1 1.1.2 微处理器进入多核时代 . 2 1.1.3 “存储墙”问题日益突出 . 4 1.2 研究意义及主要工作 . 5 1.2.1 Cache 替换策略模型的研究意义 . 5 1.2.2 主要研究内容及创新 . 5 1.3 论文结构 . 6 第二章 多核 Cache 替换策略研究 . 7 2.1 多核 Cache 组织结构 . 7 2.1.1 Cache 基本概念 . 7 2.1.2 多核处理器 Cache 组织结构 . 8 2.2 多核 Cache 替换策略研究 . 9
4、 2.1.1 替换策略的细分 . 9 2.1.2 多核 LLC 管理问题 . 10 2.1.3 多核 LLC 替换策略研究 . 11 2.1.3 目前研究中存在的不足 . 13 2.3 替换策略模型研究 . 15 2.3.1 LRU 模型 . 15 2.3.2 Analytical 模型 . 16 2.3.3 Stochastic 模型 . 18 2.3.4 模型比较 . 19 2.4 小结 . 19 第三章 Cache 动态插入策略模型 . 21 3.1 模型基本结构 . 21 3.1.1 动态插入策略 . 21 3.1.2 DIPM 的优化目标 . 22 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 第 II 页 3.1.3 DIPM 模型结构 . 23 3.2 输入访存序列分布的计算 . 26 3.3 单循环序列失效率计算 . 26 3.3.1 Markov 链基本概念 . 27 3.3.2 提升流序列失效率计算 . 28 3.3.3 插入流序列失效率计算 . 30 3.4 状态转移概率的计算 . 32 3.4.1 首次访存概率 . 32 3.4.2 首次访存命中概率 . 32 3.4.3 非首次访存命中概率 . 34 3.5 整体失效率的计算 .
