Actas JP2011 - Universidad de La Laguna

Actas XXII Jornadas de Paralelismo (JP2011) , La Laguna, Tenerife, 7-9 septiembre 2011TABLA IIIPorcentaje de fallos forzosos 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 gcc0% 24% 75% 0% 5% 28% 100% 100% 4% 100% 2% 100% 12%gzip lucas mcf mesa mgrid parser perlbmk sixtrack swim twolf vortex vpr wupwise100% 30% 2% 63% 22% 16% 100% 15% 25% 1% 50% 34% 80%TABLA IIParámetros de la máquina.Política issuePredictor de saltosNúcleo del microprocesadorPenalización predictorAncho fetch, issue y commitTamaño ROB (entradas) 256# Int. ALUs 4# FP ALUs 4Jerarquía de memoriaFuera de ordenHybrid gshare/bimodal:gshare: 14-bits de historiaglobal y 16K contadoresde 2-bitsbimodal: 4K contadoresde 2-bits y selector depredictor con 4Kcontadores de 2-bits10 ciclos4 instr/cicloPuertos memoria 4Cache datos/instr. L1 16KB-2vías, 64B-líneaLatencia L11 cicloCache unificada L21MB-16vías, 128B-líneaLatencia L26 ciclosLatencia memoria200 ciclosvuelve a ser el MRU y empieza otro pMRU. Esto seindica marcando su pMRU-bit a ’1’. De esta manerael bit indica que el bloque ha tenido varios pMRU.Este algoritmo tiene como objetivo seleccionarpara reemplazo aquellos bloques que han tenido unpMRU. Si un bloque exhibe buena localidad, acudirámás de una vez a la posición MRU y no será candidatoa reemplazo. Para que el hardware sea simple,la víctima se selecciona al azar entre aquellos bloquesque tienen un pMRU excepto el bloque MRU. Si nohay ningún candidato, la víctima se selecciona al azarentre todos los bloques del conjunto excepto el MRU.Por otro lado, como se ha visto en la Figura 1, almacenarel orden de los últimos bloques accedidospuede ser importante en términos de prestacionespara la mayoría de aplicaciones. Por ello se definela familia de algoritmos pMRU-bX, que extiende lapropuesta original para explotar el comportamientopMRU y la recencia de información. En este caso,se mantiene el orden de los últimos X bloques referenciadosy no son candidatos para reemplazo. Porejemplo, el algoritmo etiquetado como pMRU-b2 noconsidera como candidatos el bloque MRU y el inmediatamenteposterior. Nótese que pMRU-b1 se refiereal algoritmo original. La complejidad se reducerespecto a LRU porque estos algoritmos no necesitanguardar todo el orden de la pila.V. Evaluación experimentalEsta sección presenta el entorno de simulación ylas aplicaciones utilizadas en la evaluación de losFig. 3. MPKI de los algoritmos pMRU, Bubble y LRU enuna cache de 1MB-16vías.algoritmos, los cuales han sido modelados en unaversión extendida del simulador SimpleScalar [16].Los resultados experimentales han sido obtenidosconfigurando el simulador para el juego de instruccionesAlpha y lanzando las aplicaciones de SPEC2000,que se evalúan utilizando las entradas ref, ejecutando1000M de instrucciones antes de recolectarestadísticas y simulando posteriormente 500M deinstrucciones con detalle. La Tabla II muestra losparámetros arquitectónicos utilizados en los experimentos.Las aplicaciones que no estresan la cache de L2 hansido eliminadas del estudio. Para ello, se ha obtenidoel porcentaje de fallos forzosos de cada aplicación. LaTabla III muestra los resultados para una cache de L2de 1MB-16vías. Se ha prescindido de las aplicacionescon un porcentaje de fallos forzosos mayor que un75% o con un MPKI menor que uno 1 .A. Prestaciones del algoritmo pMRUEsta sección evalúa las prestaciones del algoritmopropuesto. Para ello, sus prestaciones han sido comparadascontra las obtenidas con el algoritmo LRUy la reciente propuesta del algoritmo Bubble. LaFigura 3 muestra el MPKI de las políticas analizadas.El algoritmo pMRU obtiene, en la media, losmejores resultados y reduce el MPKI en un 6% y 15%comparado con Bubble y LRU, respectivamente. Sepuede observar que la propuesta obtiene los mejoresresultados en aquellas aplicaciones que presentan unMPKI elevado.Cabe analizar con detalle los resultados obtenidoscon las aplicaciones ammp y art. En la primera, elMPKI es 68.7, 63.5 y 49.7 en los algoritmos LRU,Bubble y pMRU, respectivamente. En art, el algoritmopMRU reduce el MPKI en un 37% respectoa LRU. El MPKI tan elevado de LRU puede expli-1 Las diferencias en MPKI observadas para todos los algoritmosanalizados en este trabajo son menores que 0.4 en lasaplicaciones eliminadas.JP2011-560