免费论文摘要：鉴于多GPU的Cache模仿加快本领接洽

暂时，一切微处置器供给商仍旧变化了处置器的处置模子，即在每个芯片中沿用多个处置器内核提高处置本领，多核处置器的兴盛再次凸现了Cache安排对计划机体例本能的要害感化。Cache里面构造、Cache的档次构造、及Cache普遍性和议等，都变成了Cache安排中必需要归纳商量的成分。怎样高效的扶助Cache安排就变成体制构造范围的要害题目之一。Cache模仿器是Cache体制构造及要害运用的接洽、安排和评价的基础东西，经过对备选体制构造模仿获得的统计消息，比拟以决定暂时运用下本能较优的体制构造。跟着被模仿体例搀杂性、保存考察序列长度以及模仿参数的减少，使得Cache模仿器实行一次保存考察模仿的本能比如实Cache本能要慢2个数目级之上。当面临多核构造下的Cache体例时，因为档次构造、普遍性和议等成分的引入，本能左迁更为鲜明，使得保守的串行实行的Cache模仿本领难以灵验维持此后计划机体制构造和要害运用的接洽与开拓处事。所以，普及Cache模仿本领的本能是计划机体制构造接洽中的一项要害处事，是减少多核处置器、Cache体例以及保存体制构造研制周期的要害维持处事之一。连年来，对准保守Cache模仿器的串行实行体制是引导Cache模仿本能卑下的这一基础因为，越来越多的体制构造接洽职员经过暴露模仿进程中的可并行成分并行化模仿进程，以获得本能加快。与此同声，跟着图形处置器（Graphics Process Unit, GPU）本领的飞快兴盛，更加是其面向通用计划编制程序模子的连接完备，洪量在CPU上串行实行的典范算法被胜利的移植到GPU上，并博得了较理念的并行加快功效。正文以加快Cache模仿进程为目的，经过领会Cache模仿进程中的并行性及GPU并行模子个性，接洽面向单核及多核Cache并行模仿加快本领，实行了鉴于GPU-CUDA平台的单核、多核Cache并行模仿器，博得的重要接洽功效及革新点如次：1）领会CUDA平台中的计划模子及保存模子个性，并贯串Cache模仿并行性，提出了鉴于组间并行的Cache模仿框架向GPU体制构造映照的体制；对准GPU平台个性，矫正GPU并行分批办法提高模仿预处置本能，贯串数据保存考察及共享保存占用优化本领，进一步提高模仿并行本能；面向Cache安排空间探求题目，充溢运用GPU轻量级线程及零切换开支的个性，将多趟面向各别Cache安排选项的评价并行于单趟模仿进程，加快安排空间的探求。2）进一步暴露单核模仿特性，接洽单核Cache各层解耦的模仿加快本领，并从初始化及训令/数据并行的观点进一步夸大并行力度，实行鉴于GPU的组间并行单核Cache模仿器，试验表白模仿器功效精确且平衡加快比为4.72，鉴于4-GPU实行的多摆设组间并行单核Cache模仿器平衡加快比到达11.87。在此普通之上，接洽了鉴于访存序列分段的功夫并行模仿本领，并举行功效考证，试验截止表白，鉴于时间和空间并行的单层Cache模仿平衡加快比到达8.63。并对功夫并行算法的Cache块错序及状况消息丧失的不及提出了矫正算法，以实用于解耦的单核多层Cache模仿。3）对准多核Cache普遍性和议模仿的进程，提出了面向GPU平台的普遍性和议实行框架。领会保存普遍性和议模仿进程中的Cache关系工作，提出集选取数据构造处置各核相映Cache组的Cache块状况，经过对普遍性状况表的保护实行相映和议。对准多摆设的单趟模仿，给出鉴于CUDA平台的多摆设分别计划以及相映的保存、线程处事办法。鉴于模仿框架，运用4-GPU平台实行L2层Cache独占、共享可摆设，多种普遍性和议的单趟模仿，其本能比拟于CPU上的多核Cache模仿运转加快比到达8.2。4）领会二进制码插桩东西Pin的处事体制，实行了一种鉴于Pin获得运用步调保存考察序列的Pintool，将其动作模仿器前者，高效将规范尝试集爆发的保存考察序列强加于保存模仿器，且获得时不感化步调本来的动作，从而获得完备的目的体例在百般规范尝试步调下的保存动作评价。同声，建立保存考察爆发器与模仿器端的高效通讯体制，使得所建立的保存模仿器不妨灵验刻划SPEC CPU 2006以及SPEC OMP 2001尝试集在所模仿的保存体例框架结构上的保存考察动作，且与Intel开拓的CMP$im的刻划截止普遍。其余，在运转沟通规范尝试步调时，正文实行的鉴于单GPU的模仿器运转MIPS高于CMP$im，且单趟可实行6种摆设的模仿，而CMP$im单趟模仿进程仅能实行对简单摆设的模仿。

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