基于访存密度的内存控制器调度研究

摘要

在CMP（chip-multiprocessor）系统中，内存系统被多个同时执行的线程共享。在共享的内存系统中，一个线程的访存请求不仅会被其它线程的请求延迟，而且也会破坏其它线程的访存并行性。最终导致系统公平性和吞吐率下降，甚至有些线程会长期处于“饥饿”状态。
　　针对在CMP系统下多线程访问内存的低效性、不公平性问题，提出了一种新的内存调度—PBMFS（Priority Based Memory Fair Scheduling），目的是为了减少线程之间的访存干扰，从而提高系统公平性和吞吐率。PBMFS主要由选取延迟敏感线程和基于优先级的分批调度两个部分组成。选取延迟敏感线程主要是统计各个线程的访存密度，选取出访存不密集（延迟敏感）的线程，并优先调度这些线程的访存请求。基于优先级的分批调度思想是对访存请求进行分批，当前批次中的请求比未分批次的请求更优先被调度，批次内的请求按照线程优先级来调度。基于优先级的分批调度不仅保证了系统公平性，而且减少了线程之间的访存干扰，从而提高了系统吞吐率。
　　最后将PBMFS与其它三种内存调度进行对比测试。测试结果表明PBMFS能较好地提高系统公平性和吞吐率。与FR-FCFS（First Ready-First Come First Serve）相比，PBMFS对系统公平性平均提高32.3％，对系统吞吐率平均提高10.2%。

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1 绪论

1.1 研究的背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的目的和意义

1.4 本文主要研究内容

2 DRAM内存系统基础

2.1 DRAM基本结构

2.2 DRAM基本命令

2.3 DRAM内存控制器

2.4 本章小结

3 内存调度设计

3.1 PAR-BS内存调度分析

3.2 PBMFS内存调度设计

3.3 本章小结

4 PBMFS内存调度仿真实现

4.1 仿真工具

4.2 GEM5与DRAMSim2集成

4.3 仿真系统主要模块及接口

4.4 PBMFS相关数据结构

4.5 PBMFS主要程序流程

4.6 硬件开销

4.7 本章小结

5 仿真实验及结果分析

5.1 仿真说明

5.2 仿真结果分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献