高带宽远程内存结构中的预取研究

摘要

高速电路和光互联技术的发展极大地提高了网络的速度与带宽.因而,突破高性能计算机CPU与内存紧耦合的传统结构成为可能,CPU与内存的耦合不再受距离的限制,这必将引起体系结构的变革.文[1]提出DSAG结构--CPU与内存在空间上分离,每个CPU节点上仅留少量内存,将海量内存放在远程统一管理作为内存服务器,CPU节点和内存服务器之间通过高速网络互连.这种新的体系结构带来了更好的共享性和可扩展性,但同时也对我们解决CPU和内存之间的不平衡性问题带来了挑战.为了降低DSAG这种远程内存结构增加的访存时延,我们考虑到CPU正常访存没有充分利用网络的高带宽,因此可以利用剩余的网络带宽来进行远程内存数据的预取.本论文在应用程序执行时记录本地(相对于远程内存)不命中的地址信息,以页对齐分析其中存在的页框流(Page Frame Stream)的统计特征,并提出可基于页框流的预取机制可降低访存延迟、提升系统性能的观点.最后我们采用模拟的方法验证了观点的可行性与正确性,进一步提出了三种预取策略,比较并分析影响预取效果的因素.