マルチコアプロセッサのためのスレッド間共有データを考慮したキャッシュ機構

摘要

マルチコアプロセッサでは，ラストレベルキャッシュ（LLC）を複数のコアで共有している．このため，LLC上には複数のスレッドで共有しているデータ（共有データ）が存在する．複数のスレッドからアクセスされる共有データは，単一のスレッドからしかアクセスされないデータ（私有データ）に比べ再利用性が高い．しかし，共有データと私有データの区別を行わないデータ管理では，私有データによる過剰なキャッシュ占有のため，共有データを十分に保存できずヒット率の低下を招く．そこで，本研究では，並列プログラムの実効性能向上を目的とし，複数のスレッドに共有されるデータとそれ以外のデータをLLC上で個別に管理するキャッシュ機構を提案する．提案手法は，LLC上のデータを共有データと私有データに分けて管理することで，再利用性の高い共有データを優先的にLLCに保持する．これにより，共有データのヒット率が向上し，並列プログラムの実効性能向上が期待できる．シミュレーションによる評価結果から，提案手法は，LRU置換ポリシに基づくキャッシュ機構と比較して最大1.70倍，平均1.13倍の性能向上を可能にすることが明らかとなった．