高性能微处理器TLB的优化设计

虚拟存储是现代微处理器系统必不可少的存储模式。在虚存模式下,虚拟地址到物理地址的变换是流水线中最频繁的核心服务,容易处于决定处理器时钟周期的关键路径上。为加快虚存的访问,现代高性能微处理器实现了一种硬件地址映射结构:转换后援缓冲器(简称TLB);在分析TLB传统的地址映射机制的基础上,提出了基于虚区域和Cache块标记的预验证技术,结果表明该技术优化了TLB的设计,避免了TLB访问时延成为访存的瓶颈。     

一种低功耗预比较TLB结构

介绍了一种低功耗TLB结构。这种结构的思想是基于程序局部性原理,结合Block Buffering[1]技术,并对CAM结构进行改造,提出一种预比较TLB结构,实现低功耗的TLB。并且采用Simplescalar 3.0模拟该TLB结构和几种传统的TLB结构的失效率。通过改进的CACTI3[2]模拟结果显示:提出的TLB结构比FA-TLB平均功耗×延迟降低约85%,比Micro-TLB降低80%,比Victim-TLB降低66%,比Bank-TLB降低66%以上。从而,所提出的TLB结构可以达到降低功耗的目的。     

室温下单电子晶体管3种临界尺寸的确定

为使单电子晶体管达到实际应用的地步,开展室温条件下相关研究成为必然。从正统理论出发,推导、计算出室温条件下单电子晶体管能否正常工作的库仑岛临界尺寸:存储器件为6.5nm,逻辑器件为1.5nm;本文还推导和计算出单电子晶体管室温下发生能量量子化效应的临界尺寸:4.7nm,并对这3种临界尺寸进行了验证和分析。另外,通过比较分析本文还得出了室温条件下,所有逻辑器件均必须考虑能量量子化效应,所有存储器件应尽量考虑能量量子化效应的结论。分析结果表明,库仑岛临界尺寸的确定对单电子晶体管的实际应用具有重要意义。     

GPU异构系统中的存储层次和负载均衡策略研究

GPU体系结构的革新和相应开发平台的发展使得GPU广泛地应用于科学计算领域.通过深入地分析GPU体系结构和存储层次的优缺点以及GPU上的关键性能特征,阐明了GPU体系结构、编程模型和存储层次之间的关系.针对GPU异构系统上的应用映射提出三种基本负载均衡优化策略:预取、流化、任务划分.试验结果揭示了不同的优化因子与优化效率之间的具体关联.     

利用预测器降低令牌协议的通信量

令牌协议采用广播方式发送一致性消息,导致网络通信量大,限制了协议的扩展能力。提出预测的方法有效地消除令牌协议中的无用消息,从而降低了通信量。根据应用程序的读写失效比例提出3种预测策略。实验结果显示,采用512项的Owner预测器平均降低3.8%的连接通信量,Sharer预测器和Hybrid预测器分别平均降低了11%和7%的连接通信量。预测方法可以有效地降低令牌协议的通信量,提升令牌协议的扩展能力。