SimpleScalar进行cache性能研究(七) victim cache对比试验

在最近一系列的文章中,我们集中介绍了在计算机体系结构学术界广泛使用的一款模拟器SimpleScalar,包括SimpleScalar中的各种模拟器,以及模拟器的运行,提到了影响cache性能的几个方面:容量、块大小、相关度、替换算法。

SimpleScalar进行cache性能研究(七)-- victim cache对比试验

在这个系列中,前四篇文章中对应的四个实验,详细介绍并分析了影响变化过程。在第五篇文章《如何用SimpleScalar进行cache性能研究(五)--引入victim cache》中,我们进一步的介绍了一个设想,如果我们在cache和它的下一级存储器的数据通路中间,增加一块全相连,且容量较小的cache,将上面讲到的在替换过程中,被移出的失效块(称为victim),放入这个小cache里面,以供后面使用。这样的话,cache性能是不是会有一个较大的提升呢?

为了验证上面的设想,第六篇文章《如何用SimpleScalar进行cache性能研究(六)-- victim cache》,我们对比了两种添加与不添加victim cache情况下,IL1DL1的miss rate,以及IPC,并得到了两个结论:

  1. 随着cache的增大,victim cache对cache性能的影响作用在不断减小;
  2. victim cache的hit rate降低,导致cache的各项性能也跟着下降了。

今天我们继续讨论victim cache对性能的影响。

SimpleScalar进行cache性能研究(七)-- victim cache对比试验

情况一:不添加victim cache

统计在不添加victim cache,但是数据cache(D-cache)和指令cache(I-cache)的number of sets都变的情况下,指令L1级和数据L1级cache 的miss rate。

SimpleScalar进行cache性能研究(七)-- victim cache对比试验

表一 情况一统计数据

根据表一数据,得到的曲线如下图所示:

SimpleScalar进行cache性能研究(七)-- victim cache对比试验

图一 情况一对应变化趋势

情况二:添加victim cache

统计在添加victim cache(dvictim:128:32:4:1),数据cache(D-cache)和指令cache(I-cache)的number of sets都变的情况下,指令L1级和数据L1级cache 的miss rate。

SimpleScalar进行cache性能研究(七)-- victim cache对比试验

表二 情况二统计数据

根据表二数据,得到的曲线如下图所示:

SimpleScalar进行cache性能研究(七)-- victim cache对比试验

图二 添加与不添加victim cache统计数据变化曲线

结果分析:从上图可以看出,在增加victim前后,对指令L1和数据L1的miss rate,以及IPC的影响不是很大,并且随着数据cache(D-cache)和指令cache(I-cache)number of sets的不断变化,指令L1和数据L1的miss rate基本保持不变,IPC的增长趋势也变慢,但是随着number of sets的增加,cache的工作情况慢慢呈现出变坏的趋势。

这说明了victim cache的hit rate的降低,使得cache的各项性能降低。

SimpleScalar进行cache性能研究(七)-- victim cache对比试验

小结

通过今天的对比试验,从结果来看,和我们理论分析是一致的。后面的时间,我会再继续进行其他的对比试验,欢迎大家继续关注。另外大家对试验有什么建议,也欢迎和我进行讨论。

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页面更新:2024-05-08

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