Tesis doctoral de Javier Lira Rueda
Cmps actuales integran memorias cache de último nivel cada vez más grandes dentro del chip. Roadmaps en la industria y trabajos en ámbito académico muestran que esta tendencia seguirá en los próximos años. Sin embargo, los altos retrasos en la red de interconexión y el cableado hace que sea cada vez más difícil de implementar memorias cachés tradicionales con una única y uniforme latencia de acceso. Para solventar esta situación aparecieron los diseños nuca (non-uniform cache access). Una caché de tipo nuca divide una memoria grande en bloques más pequeños que se distribuyen a lo largo del chip y pueden ser accedidos de manera independiente. De esta manera el tiempo de respuesta en una caché nuca no depende sólo de la latencia de un banco, sino que también se tiene en cuenta el tiempo de enrutamiento de la petición hasta y desde el banco de la nuca que responde. La posición física de un banco en el chip es clave para determinar la latencia de acceso a nuca, entonces bancos que se encuentren más cerca de los cores tendrán menores latencias de acceso que otros que estén más alejados. las cachés nuca se pueden clasificar como estáticas (s-nuca) o dinámicas (d-nuca), basándonos en sus decisiones de emplazamiento. Esta tesis se centra en d-nuca. Este diseño permite a un dato migrar de banco en banco a fín de reducir la latencia de futuros accesos a ese dato, pero también ofrece otros retos que deben ser investigados para gestionar estas cachés de manera eficiente. Hemos identificado y explorado estos retos desde el punto de vista de las cuatro políticas nuca: reemplazo, acceso, emplazamiento y migración. en primer lugar nos hemos centrado en la política de reemplazo. La migración de datos permite que los datos que se utilizan más frequentemente se concentren en aquellos bancos que estan más cerca de los cores. ésto crea grandes diferencias en el uso medio de los bancos en nuca, siendo los bancos cercanos a los cores los más accedidos, mientras que los bancos lejanos no se acceden tan a menudo. Debido a las diferencias en la frequencia de reemplazos entre bancos, las probabilidades de que el dato expulsado sea reusado en un futuro crecerán o disminuirán dependiendo del banco donde se efectuó el reemplazo. Por otro lado, los trabajos previos en la política de reemplazo no son efectivos en este tipo de cachés ya que los bancos trabajan de manera independiente. Nosotros proponemos tres técnicas de reemplazo para nuca, siendo the auction la técnica con mayor beneficio. en cuanto a los retos con la política de acceso, como los datos se pueden mapear en diversos bancos dentro de la caché nuca, encontrarlos se convierte en una tarea complicada y costosa. Aquí, nosotros proponemos hk-nuca. Es un algoritmo de acceso que usa el conocimiento integrado en los bancos «home» para reducir de manera eficiente el número medio de accesos necesarios para resolver una petición de memoria. para analizar la política de emplazamiento, esta tesis muestra la implementación de una caché nuca híbrida. Nuestra política de emplazamiento permite integrar ambas tecnologías, sram y edram, en un único nivel de cache nuca. finalmente, en cuanto a la migración en d-nuca, hemos propuesto the migration prefetcher. Es una técnica que permite anticipar migraciones de datos usando el conocimiento adquirido por el historial de accesos. en resumen, esta tesis propone diferentes técnicas para gestionar de manera eficiente las futuras arquitecturas de memoria caché d-nuca en un entorno cmp. A lo largo de la tesis, demostramos la efectividad de las técnicas propuestas para paliar los efectos inducidos por el hecho de utilizar cachés d-nuca. Estas técnicas, además de obtener mayor rendimiento que otros mecanismos existentes en la literatura, son en muchos casos más eficientes en términos de energía.
Datos académicos de la tesis doctoral «Managing dynamic non-uniform cache architectures«
- Título de la tesis: Managing dynamic non-uniform cache architectures
- Autor: Javier Lira Rueda
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 25/11/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Carlos Molina Clemente
- Tribunal
- Presidente del tribunal: José María Llaberia griñó
- víctor Viñals yúfera (vocal)
- Emilio Lopez zapata (vocal)
- José González gonzález (vocal)