Actas JP2011 - Universidad de La Laguna

Actas XXII Jornadas de Paralelismo (JP2011) , La Laguna, Tenerife, 7-9 septiembre 2011TABLA IPorcentaje de bloques con un solo pMRU para cada aplicación de SPEC2000 en una cache de L2 de 1MB-16vías.ammp applu apsi art bzip2 crafty eon equake facerec fma3d galgel gap gcc100% 93% 35% 95% 35% 15% – 80% 85% – 15% 65% 75%gzip lucas mcf mesa mgrid parser perlbmk sixtrack swim twolf vortex vpr wupwise56% 61% 89% 65% 21% 40% – 29% 68% 34% 32% 59% 92%el algoritmo Bubble de manera independiente. Estapolítica se conoce como DC-Bubble. Cuando se requiereespacio, se elige un grupo al azar, reduciendode este modo la complejidad frente a LRU y el efectode cache thrashing.III. MotivaciónCuando se utiliza el algoritmo LRU, un bloqueque no se referencia desciende paso a paso por lapila hasta que se aloja en la posición LRU. Duranteeste descenso, la referencia a este bloque hace quevuelva a ocupar la posición MRU. Para caches con ungran número de vías, la probabilidad de retorno a laposición MRU no se distribuye de manera uniformeen las posiciones de la pila. La Figura 1 muestra losresultados para una cache de L2 de 1MB-16vías. Eltérmino pos2 hace referencia a la posición siguientea la MRU en la pila, pos3 a la posición siguientea pos2, etcétera. Debido a restricciones de espacio,pos5-7 hace referencia a las posiciones comprendidasentre la quinta y la séptima, etcétera. Nótese que laprobabilidad de referencia en la posición MRU no seha tenido en cuenta.Aunque en algunas aplicaciones, los bloques másreferenciados son aquellos cercanos a la posición LRU(pos16 ), la mayoría de cargas presentan una probabilidadalta de retorno en bloques cercanos a laposición MRU. En general, se puede concluir quemantener todo el orden de la pila LRU no es importanteen caches con un gran número de vías. Sinembargo, la política LRU requiere un número significantede bits (4 por bloque en una cache de 16-vías)para mantener todo el orden de la pila.IV. Algoritmo basado en periodos MRUEsta sección presenta en primer lugar el conceptode periodo MRU (pMRU) y después detalla en quéconsiste el algoritmo basado en pMRU.Los conceptos de tiempos de vida y muerte de unbloque [14] han sido muy utilizados en la investigación.El tiempo de generación define el tiempotranscurrido desde que un bloque entra en la cachehasta que se reemplaza. Este tiempo se puede dividiren los tiempos de vida y muerte de un bloque.El primero se refiere al tiempo desde que el bloqueentra en la cache hasta la última referencia al mismo.El segundo alude al tiempo desde la última referenciahasta que se reemplaza.La Figura 2 ilustra el concepto de pMRU en el contextodel tiempo de vida del bloque A. Asumiendola política LRU, A se aloja en la posición MRU entiempo t1. El bloque permanece en esta posiciónmientras es accedido. Después, deja esta posiciónporque el bloque B se referencia. En este momentose dice que A ha finalizado su primer pMRU. Pasadocierto tiempo, A es accedido otra vez, con lo quevuelve a la posición MRU e inicia su segundo pMRU.La marca t2 indica el final de este pMRU que coincidecon el último acceso a A. El tiempo de muerteempieza en este punto y acaba en la marca t3 cuandoel bloque A es expulsado.Con el objetivo de explorar el potencial del conceptopMRU sobre el algoritmo LRU, se ha obtenidoel porcentaje de bloques que presentan un solopMRU cuando son reemplazados. La Tabla I muestralos resultados para el conjunto de aplicaciones deSPEC2000 [15] y una cache de L2 de 1MB-16vías. Enlíneas generales, la mayoría de aplicaciones presentanun porcentaje elevado de bloques con un pMRU. Lasaplicaciones que no presentan valor son aquellas enlas que todos los fallos de L2 contabilizados son forzosos(ver Sección V).El algoritmo basado en pMRU hace uso de la informaciónde un pMRU o múltiples de cada bloque.Para ello, requiere un bit por bloque (pMRU-bit) queindica si el mismo ha experimentado un pMRU o varios.El algoritmo funciona como sigue. Cada vez queun bloque entra en la cache, el valor de su pMRU-bitasociado se actualiza a ’0’ para indicar que su primerpMRU ha empezado. El bloque es candidato a serreemplazado cuando deja la posición MRU por vezprimera. Después, si el bloque se referencia de nuevo,Fig. 1. Probabilidad de un bloque de ser referenciado en laposición X utilizando LRU.Fig. 2. Tiempo de generación del bloque A.JP2011-559