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基于行冲突预测的内存控制器QoS管理机制

更新时间：2019-12-30 12:02:17 大小：1M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：行冲突预测内存控制器 qos管理机 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

传统内存控制器QoS管理机制对处理器访存延迟控制能力有限.针对该问题,本文提出PRCC机制.该机制基于对后续处理器访存的预测,分析发出设备访存对处理器访存延迟的影响,阻止发出会导致处理器访存从行命中变为行冲突的设备访存,从而减少设备访存对处理器访存延迟的影响.面向北大众志SK SoC的评测结果表明:相比于传统方法,应用PRCC机制使设备访存对程序执行时间的影响从24%减少到12%,并且通过参数调节,能够在处理器与设备间取得更优的性能折衷.

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Ⅷ．39 No．2

Feb．加ll

第2期

子

学

2011年2月

ACrA咖ROMo～SINICA

基于行冲突

的内存控制器QoS管理机制

黄侃，佟冬，程旭

(北京大学微理器研究开中心。北京100871)

擅要：

机制基于

内存控制器QoS管理机制

理器存延控制能力有限．

，本文提出PRCC机制．

后

理器存的

。分析

出

存

理器存延的影响，阻止出会

致

理器存从行命

果表明：相比

中

行冲突的

存，从而减少

理器存延的影响．面向北大众志SK SoC的

予

方法，用PRCC机制使

取得更的性能折衷．

存

程序

行

的影响从24％减少到12％，并且通参数

，能

在理

器与

关

：

内存控制器；

号：TP302

存

度；系

芯片；服

量

文章号：0372-2112(2011)02-0358-06

中

分

文献

：

Mechanism of

Controller

Memory

QoS

Management

Based on Row Conflict Prediction

HUANG

Kan，TONG Dong，CHENG

(

b甲mM阳r 蒯at=t a勰卸r C,mar Pdd哪,¨由嘶。＆魄100871，‰)

mechanism cannot _effectivelycomml the

Ab如acI：Traditional

conmallcr

processor

Qos maaagem叫t

memory

U虹ency

∞s鼢．To

solve曲 problem，thispaper

processor∞嘲懿，

proposesthePRCCmechanism．Based(311恤弘Ⅸlic6∞ofthefuture

the

will result

PRCC

device∞ccs瞄∞the _l越∞cy

analyzes

im弦c￡of

processor∞∞ 瞄，and p把venm is{；lliI培the∞∞潞that

the

hits tO

the

lDw

raIⅣconflicts，SO HtOC reduce

device翟oes on

tIl砒processor翟霸嬲d蛆ll零from

processor∞o∞s

ir of

Im跚眄

device

evaluadco results for

show that

PKUnity-3(SK)SoC

applying service，the inlpE皈of

^．The∞lime

is reduced from 24％tO

8％．By

achieves better

∞∞姻器011

program

lm'amaet a由璐呦t，F'RCC

pcdbf n∞

trade-offs between

devices than waditional

n d10ds．

plxx：est玎and

af 8crvl’lCe

Key WOf ：DRAM； ∞∞爨

il唱；system-m-chip；quality

Q0s管理机制下。即使

控制理器存延，甚至可能

本文提出基于的行冲突控制(Prediction．based

Control，PRcc) 存服机制，以有效控制非

理器存延的影响，提升整体

先

行

理器存也不能有效

1引言

致

存延

化．

随着人

芯片(System-on-Chip，soc)所集成模的数量著增

加⋯ ．由于不同型的模共享片外存源，不

成整体力增大，并且使存需求更加多化幢J．

例如，理器要求存延尽可能小，而

要求保障一定大小的足各模不同的

存需求，SoC内部的内存控制器能有效管理

嵌入式品功能与性能需求的提升，系

Row Conflict

造

性

存

存QoS．PRCC服机制基于理器

存

史

，

性

后

未

入内存控制器的理器

存

DRAM行

存

．了

冲器的使用情况，再根据

存是否会致后

果，分析出非

性

行

必

理器存从行命中

各模

得的存服

内存控制器的QoS管理目包括以下几点：(1)保

所需的；(2)尽量减少理器

的Qbs

量(Q=dity

Servi∞，QoS)【3j．

冲突。并阻止足条件的非

性

存交易出，从

理器存延的影响．相

方法，PBCC具有以下几点：(1)在不同大小

力下，均能有效控制理器存延；(2)

，可在理器与行不同程度性

效率；(3)可与其他

存QoS管理机制配合，更高效的足不同的存需求．

而减少非

比于

性

存

障

性

存延；(3)兼

管理机制能有效控制

理器存延的控制能力有限，

非

性

的

存

．

的

通

存

所

得的

存

，但

于

理

的

参数

之

以

足一些

，在

能折衷。并具有更高的DRAM

器性能敏感的用需求．根据本文的

收稿日期：2009-12-09；謦回13期：2010-04．．09

万方数据

359

第2期

黄侃：基于行冲突

的内存控制器QoS管理机制

的mcf基准程序，

存的

写

型、起始地址、

2相关工作

度均在合理范内随机生成．

代SoC 品普遍要求内存控制器提供00s管理

根据 I(口)的

果，相比于无00S管理，

能力：MSoC[4J基于令牌分机制，管理各

内存

的“ 先服 +尽力服 ”QoS管理机制

在

源的使用；nexFillIl【5 J使用流控制方法分配内存源；

求

大

，才能

化理器存性能，但程序行

AMD

Griffin北芯片【6J通

，在保障示模

示模

的同

存的

化

相比于理器独运行也增加了 60％，而在

先

性

存

，

求

低

，甚至使程序

行

化．

．

明

理器存延．此外，ARM[7J和S0『li∞【8 J的商内存控

O,s管理机制不能有效控制理器存延

制器IP都具有管理各

存00S的能力．文献[3]通

控制理器，确保

需求能被足．但上述各QoS管

需求，于非

理器存延的控制能力有限．文献

QoS管理机制

原因是其未考 DRAM

理器存延控制不力的

的特性．代DRAM基于

存开

估

，

存先

性

的

快速模式，每个Bank内置一个行冲器(row

理机制都着重于

性

的

buffer)，用于存最近一次

提升存性能．存交易行命中(row hit) ，可以直接

写操作；而存交易行冲突( conflict) ，必

先将行冲器里的数据回写，然后再将所行的数

入行冲器，最后才能写操作．因此，行冲

突会著增加存延

I(b)所示，随着非

大，理器交易行命中率持下降，而且

QoS管理机制后下降得更快．在整体

所在行的全部数据。以

性

与

[9]提出了三的内存控制器

，其中第二的Qos

理器存延

行

管理在原有方法基上，增加了

的

控制．当理器存到达内存控制器，可以打断正在

行的存，并在一段内禁止交易使用

据

行

．

DRAM数据通路．但方法也未考行冲突，理器

存延仍会因行命中率下降而著增加．此外，多核

理器也要求内存控制器提供QoS管理能力【l引，但其

如

性

存力的不断增

用

小

存

，

存需求与SoC有大不同，其需要在各个

程的保持

与

理器存在DRAM命令和数据通道上的冲突

小，先服的作用有限，而行冲突次数比无QoS

更多，故理器存性能出化；在整体

先服大作用，使理器存性

能没有一步化，但由于行命中率的著下降，

存性能仍有失．

公平．

理器与

上也存在冲突．

度，减少

不

存

在DRAM端存在冲突，在共享

存

SoC[II

．1

J通增加突

的

大

，

然

了

理器存性能的影响．文献

DMA

利用率，减少DMA 存与

上的冲突．些研究可以与本文工

理

[12]提出MCS-DMA机制，通

取，提升存的

理器存在

存

行

器

大

用本文提出PRCC服机制替代

的尽力服

后，能有效保

(6))，从而使程序

理器交易的行命中率(

作形成互，有效足SoC整体的存需求．

行

增幅明

减

，最大增幅不

足20％(

1(口))．下面介

PRCC服机制．

3研究机

Pl配C服机制

00S管理机制

理器存提供先服

Service)，而

非

性

存提供尽力服 (Best

(Priority

EffoR

4．I基本原理

当内存控制器命令列只有非

的尽力服机制会立刻将其出．但出的非

存可能会改冲器的状，从而

理器存从行命中行冲突，

方法不同．即

Service)[3· 8J．本文基于后文5．1 中介的模

性

存

境，

了在不同大小的

存力下机制的QoS

，

管理能力．其中理器

使用SPEC2(X)0中存密集

性

行

致

著

120％

1∞％

‘无QoS

增加理器存延．和

使在内存控制器中只有非

Im_100％

摹揣

性

存

一嫠劣鬣蒙+

80％

茎80％

一燃

差OO％

《40％

世

，PRCC服机制首先分析出各

理器存延的影响，如果出的

存不会理器存从

行冲突，将允出，否

存

崤70％

▲无QoS、

制

后

60％

一

曩+

髓

菲

性

致

20％

50％

一慧

球⋯

．

行命中

其

将阻止其出直至一影响消除．

非

性

柬

竟(MB／I)

行

非

性

求

(MB／s)

了

PRCC服机制．基于

的

圈I<口)程序

随非

增幅l(6)

存化

理

交量行命中事

性

内存控制器

，在接口和度器之

万方数据

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