内存体系划分技术的研究与发展

作者：邱杰凡; 华宗汉; 范菁; 刘磊^*

来源：软件学报, 2022, 33(02): 751-769.

DOI：10.13328/j.cnki.jos.006370

• 页着色
• 共享内存
• 访存干扰
• 内存划分

在多核计算机时代,多道程序在整个共享内存体系上的“访存干扰”是制约系统总体性能和服务质量的重要因素.即使当前内存资源已相对丰富,但如何优化内存体系的性能、降低访存干扰并高效地管理内存资源,仍是计算机体系结构领域的研究热点.为深入研究该问题,详述将“页着色(pagecoloring)”内存划分技术应用于整个内存体系(包括Cache、内存通道以及内存DRAM Bank),进而消除了并行多道程序在共享内存体系上的访存干扰的一系列先进方法.从DRAM Bank、Channel与Cache以及非易失性内存(non-volatile memory, NVM)等内存体系中介质为切入点,层次分明地展开论述:首先,详述将页着色应用于多道程序在DRAM Bank与通道的划分,消除多道程序间的访存冲突;随后是将页着色应用于在内存体系中Cache和DRAM的“垂直”协同划分,可同时消除多级内存介质上的访存干扰;最后是将页着色应用于包含NVM的混合内存体系,以提高程序运行效率和系统整体效能.实验结果表明,所提内存划分方法提高了系统整体性能(平均5%-15%)、服务质量(QoS),并有效地降低了系统能耗.通过梳理和总结,较为全面地展现了内存体系划分技术的核心思想、关键技术、应用架构及发展脉络.对未来优化内存体系性能、服务器性能及服务质量相关的工作提供了参考.

• 单位
  中国科学院计算技术研究所; 浙江工业大学; 计算机体系结构国家重点实验室