面向替换延迟隐藏的Cache空间预约技术

摘要

快速发展的集成电路制造工艺与相对滞后的设计技术形成的"存储墙"问题已经成为制约限制处理器潜在性能提升的主要障碍,构建高性能片上存储系统一直是处理器微体系结构研究的重要内容。提出Cache空间预约技术--CSPO,为片上Cache增加预约空间计数器POC,以及Cache行预约标志POT,使Cache替换目标选择与片外存储器访问并行执行,同时具备将POT标识为1的脏Cache数据行尽快提前写回的能力,从而在片外数据返回前提前完成Cache替换目标行选择和脏数据写回,并将替换目标Cache行地址存入专用寄存器中,数据返回后直接写入替换目标Cache行,从而有效隐藏Cache替换操作延迟、提升IPC。实验结果表明,CSPO技术能有效提升IPC性能,范围为2.46%~11.11%,平均为5.37%。