李浩，谢伦国

（国防科技大学 计算机学院，湖南 长沙 410073）

1 引言

为了保持处理器性能的持续增长，多核（multicore）处理器或片上多处理器（CMP, chip multiprocessor）已成为现代处理器发展的主流。片上处理器核数目的不断增加，以及芯片管脚数目的有限使得处理器核片外访存开销越来越大，这给本来已经很严重的存储墙问题带来了更大的挑战。人们不得不在芯片上放置更多层次更大容量的片上存储系统，以减少处理器对片外存储器的访问需求。片上存储系统性能的好坏已经成为决定 CMP系统性能的关键因素。为了提高片上存储系统的性能，很多设计都采用大容量的末级共享 Cache。本文的研究目标旨在有效管理CMP末级共享Cache，优化CMP上运行多个应用程序时的整体性能。

当运行在 CMP上的多个应用程序竞争同一个共享Cache空间时，传统的LRU替换策略会显式的按照请求的频率给那些请求频率高的应用分配更多的Cache空间。但是，给一个请求频率高的应用分配更多的Cache空间不一定就能给它带来相应的性能提升。例如，当一个流应用的工作集大于Cache总容积时，由于它访问过的Cache块重用性较低，即使给它分配更多的Cache空间，也无法给性能带来多大的提升。为了提高多程序整体的访存性能，本文希望能够把Cache空间分配给那些能通过得到更多Cache空间获得较大性能提升的应用，以提高多个竞争程序总的执行性能。

目前大部分Cache划分方法，无论是静态最优划分方法[1]，还是动态划分(DP, dynamic partitioning)[2]方法，还是基于利用率的 Cache划分（UCP,utility-based Cache partitioning）[3]方法，都是以降低多个程序总的Cache失效率为优化目标。……