Методы оптимизации доступа к подсистеме памяти на этапе компиляции для микропроцессорных систем с архитектурой широкого командного слова

• Автор: Галазин, Александр Борисович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Содержание
Введение.

1. Аспекты производительности современных вычислительных систем .

1.1. Недостатки кэшпамяти

1.2. Аппаратные особенности микропроцессора Эльбрус

1.2.1. Кэш данных второго уровня

1.2.2. Буфер инструкций

1.2.3. Механизмы предварительной подкачки данных

1.3. Причины потери производительности

1.3.1. Отсутствие запрашиваемых данных в кэше .

1.3.2. Неравномерная загрузка банков кэша

1.3.3. Отсутствие необходимого кода в буфере инструкций .
1.4. Постановка задачи
1.5. Выводы
2. Методы предварительной подкачки данных
2.1. Классификация данных и способов доступа .
2.2. Существующие методы предварительной подкачки данных .
2.2.1. Программная предварительная подкачка данных
2.2.2. Аппаратная предварительная подкачка данных .
2.3. Недостатки существующих методов предварительной подкачки данных .
2.4. Комбинированный метод предварительной подкачки данных . .
2.4.1. Теоретические преимущества комбинированного метода .
2.4.2. Ограничения, налагаемые на подкачиваемые данные .
2.4.3. Базовый алгоритм
2.4.4. Результаты применения базового алгоритма .
2.4.5. Оптимизация программы предварительной подкачки .
2.4.6. Статическая оценка эффективности использования программы предварительной подкачки .
2.4.7. Итоговые результаты предварительной подкачки
2.5. Программная предварительная подкачка данных
2.5.1. Предварительная подкачка псевдорегулярных чтений . .
2.5.2. Предварительная подкачка пкольцевых рекуррентных чтений
2.6. Выводы
3. Методы предварительной подкачки кода.
3.1. Известные методы подкачки кода
3.1.1. Аппаратные методы
3.1.2. Программные и комбинированные методы подкачки кода
3.2. Недостатки существующих методов подкачки кода
3.3. Особенности исполняемого кода УЫШмикропроцессоров
3.3.1. Оптимизирующие преобразования, увеличивающие длины ССБ .
3.4. Минимизация блокировок по ожиданию кода
3.4.1. Эффективные значения параметров
3.4.2. Повышение эффективности алгоритма предварительной подкачки кода .
3.4.3. Результаты.
3.5. Выводы
4. Повышение плотности запросов в оперативную память .
4.1. Методы повышения времениой локальности данных
4.2. Внутренние конфликты кэшпамяти
4.3. Недостатки существующих методов сокращения блокировок кэшпамяти
4.4. Сокращение внутренних блокировок многобанковой кэшпамяти данных
4.4.1. Математическая постановка задачи
4.4.2. Метод покоординатного спуска
4.5. Эффективность алгоритма сокращения внутренних блокировок кэша данных.
4.5.1. Структуры хранения данных в языке Фортран.
4.5.2. Разделение блоков .
4.5.3. Расширенное разделение блоков .
4.6. Результаты
4.7. Выводы
Заключение .
Литература


XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», Москва, МГУ им. М. В. Ломоносова, г. XXXIII Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения», Москва, МАТИ, г. ЗАО «МЦСТ» в - гг. Галазин А. Б., Грабежной А. В Нейман-заде М. И. Оптимизация размещения данных для эффективного исполнения программ на архитектуре с многобанковой кэш-памятью данных // Информационные технологии, К* 3, , С. Галазин А. Б., Ступаченко Е. В., Шлыков С. Л. Программный метод предварительной подкачки кода в архитектурах со статическим планированием // Программирование № 1, , С. Галазин А. Б. Методы оптимизации размещения данных для архитектур с многобанковой кэш-памятью данных // Научные труды XXXIV Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения», т. М.: МАТИ, , С. Галазин А. В., Степанонков А. М., Ступаченко Е. В. Программная предварительная подкачка кода для микропроцессора Эльбрус-ЗМ // Информационные технологии, К° , , С. Галазин А. Б., Грабежной А. С. -. Галазин А. Б. Методы предварительной подкачки в микропроцессоре Эльбрус-ЗМ // Научные труды XXXIII Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения», т. М.: МАТИ, , С. Галазин А. Б. Предварительная подкачка кода для микропроцессора Эльбрус-ЗМ // Материалы докладов XIV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов*. Отв. И. А. Алешковский, П. Н. Костылей. Электронный ресурс] - М. Издательский центр Факультета журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова, . С1)-1ЮМ). Галазин А. Оптимизация участков кода с малым количеством исполнений // Высокопроизводительные вычислительные системы и микропроцессоры: сборник трудов ИМВС РАН, Выпуск № 9, , С. Дроздов А. Новиков С. В., Боханко А. С., Галазин А. Б. ОеГ-Бзе граф и методы его использования в современных оптимизирующих компиляторах // Компьютеры в учебном процессе, N° . С. 3-. Дроздов А. К). Новиков С. В., Боханко А. С., Галазин А. Б. Глобальный граф потока данных и его роль в проведении оптимизирующих преобразований программ // Высокопроизводительные вычислительные системы и микропроцессоры: сборник трудов ИМВС РАН, Выпуск № 8, , С. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Список литературы составляет наименований. Объем диссертации составляет 9 страниц текста. Диссертация содержит рисунков. В главе 1 изучаются различные аспекты производительности современных вычислительных систем. Описаны критические с точки зрения обеспечения производительности аппаратные устройства микропроцессора «Эльбрус». Исходя из приведенного описания, был проведен анализ возможных причин потери производительности. Основываясь на проведенном анализе, была поставлена задача, решение которой позволит обеспечить повышение эффективности взаимодействия микропроцессора и подсистемы памяти. Глава 2 посвящена методам предварительной подкачки данных. Предложена расширенная классификация шаблонов доступа к данным и приведен обзор существующих программных и аппаратных методов предварительной подкачки, с учетом представленной классификации. Существенное внимание комбинированной программно-аппаратной подкачке регулярных структур данных. В этой главе предлагается метод оптимизаций асинхронной программы данной подкачки, а также метод оценки целесообразности использования этой подкачки. Далее в главе рассматриваются вопросы предварительной подкачки нерегулярных структур данных, и предлагается метод программной предварительной подкачки для таких структур. В заключительной части главы представлены результаты экспериментов, демонстрирующие эффективность предложенных методов. Глава 3 посвящена вопросам блокировок конвейера микропроцессора по отсутствию кода. В главе исследуется взаимное влияние особенностей архитектуры широкого командного словам и оптимизирующего компилятора на количество таких блокировок. Описаны оптимизирующие преобразования, в результате которых появляется необходимость в предварительной подкачке кода и предложен метод предварительной подкачки.