多核架构下核间线程迁移的实现方法.pdf

本发明涉及多核层次结构设计领域，旨在提供一种多核架构下核间线程迁移的实现方法。该方法包括下述步骤：对Cache数据块进行分割、设置故障映射表和同伴映射表、进行核间线程迁移，完成所有的Cache数据块被迁移到访问核，以实现整个线程的迁移。本发明具有的有益的效果是：在多核环境下，线程迁移结合Cache数据块的故障映射和同伴映射来实现。采取保留从访问核中替换出去的Cache数据块的方法，而不是抛弃Cache数据块，可以提高Cache命中率。本发明的实现方法可以降低Cache访问的延时，且与以前提出的复制Cache数据块的方法相比可以有效的利用Cache的容量和保持Cache数据块在Cache中的唯一性。

1.  一种多核架构下核间线程迁移的实现方法，包括以下步骤：
(1)对Cache数据块进行分割：
将每个Cache数据块划分为k个相等的等份div，每个等份div的大小为n，假设Cache数据块的大小为c，则c＝nk；
(2)设置故障映射表和同伴映射表：
每个Cache数据块设置一个故障映射表和一个同伴位b，故障映射表用来表示Cache数据块的各个等份div是否可以用来存储数据，同伴位b表示该Cache数据块是否存在同伴块；在一个Cache组内如果存在一个Cache数据块的故障映射与另一个Cache数据块的故障映射异或结果都为0，那么这两个Cache数据块就存在着同伴关系，即另一个Cache数据块是这个Cache数据块的同伴块；
设置一个所有核共享的同伴块判断器，用来判断同伴位b是否为0；
每个Cache组set设置一个搜索器和一个同伴映射表，搜索器用来确定同伴块的位置，同伴映射表用来确定该Cache数据块同伴块的位置；如果在Cache组set内存在一个有故障的Cache数据块与另一个有故障的Cache配对，形成一个可以用来存储信息的Cache数据块，则这两个有故障的Cache数据块交换其索引；
(3)为了减少存储器访问延时，需要进行核间线程迁移，其实施过程主要分为以下几个步骤：
迁移核是指线程要被迁移的那个核，访问核是指访问线程的那个核；
第一步：同伴块判断器判断被迁移核中所要迁移的Cache数据块的同伴位b是否为0，如果为0，并且转入步骤二；如果为1，则转入步骤五；
第二步：同伴块判断器判断访问核中要替换出去的Cache数据块的同伴位b是否为0，如果为0，转入步骤三；如果为1，转入步骤四；
第三步：线程迁移控制器直接迁移Cache数据块到访问核驱出的Cache数据块位置上，同时把从访问核中驱出的Cache数据块填充到迁移核Cache数据块被迁移出的位置；
第四步：首先Cache组set中的搜索器利用访问核Cache数据块的同伴索引确定其同伴块的位置，线程迁移控制器根据访问核驱出的Cache数据块的故障映射和同伴映射，迁移Cache数据块到访问核驱出的两个Cache数据块中的有效位置上，再把从访问核中驱出的两个Cache数据块中有效的数据填充到迁移核Cache数据块被迁移出的位置；
第五步：首先该Cache组set中的搜索器根据迁移核Cache数据块的同伴索引，确定其同伴块的位置，同时同伴块判断器判断访问核中要替换出去的Cache数据块的同伴位b，如果b＝0，线程迁移控制器将两个Cache数据块中有效的数据迁移到访问核，再根据迁移核被迁移出的两个Cache数据块的故障映射和同伴映射，把从访问核中驱出的Cache数据块填充到迁移核被迁移出的两个Cache数据块位置上；如果b＝1，线程迁移控制器将两个Cache数据块中有效的数据迁移到访问核中两个Cache数据块中有效的位置上，再把从访问核中驱出的两个Cache数据块中有效的数据填充到迁移核被迁移出的两个Cache数据块位置上；
以上实施的五个步骤是循环进行的，完成所有的Cache数据块被迁移到访问核，以实现整个线程的迁移。

多核架构下核间线程迁移的实现方法
技术领域
本发明涉及多核层次结构设计领域，特别是涉及一种多核架构下核间线程迁移的实现方法。
背景技术
随着科技的不断进步，Cache的容量也在随之增加，尤其是最后一级Cache。由于制作工艺的不同，往往会增加组成Cache的SRAM单元的错误率，目前提出了不少解决的方法，错误纠正码是其中的一个，它是通过冗余的单元来替换有故障的单元，但是当冗余的单元使用完了之后，其余有故障的单元只能被抛弃，这种做法往往只能纠正一个错误单元，所以说纠正大量的错误是不现实的。如果多个错误单元需要纠正，那么错误纠正码就需要一定的面积开销以及计算的复杂性。还有其它的方法，比如说通过抛弃有故障单元来减少Cache容量大小；字抛弃策略；位固定策略等等。
延时是线程迁移考虑的一个重要因素，目前提出了不少方法用来缓解存储器访问的延时，特别是针对最后一级Cache。减少访问延时的方法有数据迁移和数据复制等，但是数据迁移在单核情况下更加有效。与在多核情况下相比，数据复制不能有效地利用Cache容量而且不能保证数据块的唯一性(Cache中只有一个内存的备份)。在芯片多处理器CMP中，分布式共享L2非一致性访问Cache，访问延时表现的更加明显：靠近访问核的存储体banks所需要的访问时间最短(延时最短)，而离访问核远的存储体所需要的访问时间最长(延时最长)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种多核架构下核间线程迁移的实现方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的方法包括以下步骤：
(1)对Cache数据块进行分割：
将每个Cache数据块划分为k个相等的等份div，每个等份div的大小为n，假设Cache数据块的大小为c，则c＝nk；
(2)设置故障映射表和同伴映射表：
每个Cache数据块设置一个故障映射，用0表示等份div没有故障，可以用来存储数据，用1表示等份div存在故障，不能用来存储数据。每个Cache数据块设置一个同伴位b，表示该Cache数据块是否存在同伴块，当b＝0时表示该Cache数据块没有同伴块，当b＝1时表示该Cache数据块存在同伴块。
在一个Cache组内如果存在一个Cache数据块的故障映射与另一个Cache数据块的故障映射异或结果都为0，那么这两个Cache数据块就存在着同伴关系，即另一个Cache数据块是这个Cache数据块的同伴块。
设置一个所有核共享的同伴块判断器，用来判断同伴位b是否为0；每个Cache组set设置一个搜索器，用来确定同伴块的位置。
每个Cache组set设置一个同伴映射表，每个Cache数据块需要log2n位来表示同伴映射，n为Cache的相联度，如果在Cache组set内存在一个有故障的Cache数据块与另一个有故障的Cache配对，形成一个可以用来存储信息的Cache数据块，则这两个有故障的Cache数据块交换其索引。
(3)为了减少存储器访问延时，需要进行核间线程迁移，其实施过程主要分为以下几个步骤：
迁移核是指线程要被迁移的那个核，访问核是指访问线程的那个核；
第一步：同伴块判断器判断被迁移核中所要迁移的Cache数据块的同伴位b是否为0，如果为0，并且转入步骤二；如果不为0(即b＝1)，并且转入步骤五；
第二步：同伴块判断器判断访问核中要替换出去的Cache数据块的同伴位b是否为0，如果为0，转入步骤三；如果为1，转入步骤四；
第三步：线程迁移控制器直接迁移Cache数据块到访问核驱出的Cache数据块位置上，同时把从访问核中驱出的Cache数据块填充到迁移核Cache数据块被迁移出的位置；
第四步：首先Cache组set中的搜索器利用访问核Cache数据块的同伴索引确定其同伴块的位置，线程迁移控制器根据访问核驱出的Cache数据块的故障映射和同伴映射，迁移Cache数据块到访问核驱出的两个Cache数据块中的有效位置上，再把从访问核中驱出的两个Cache数据块中有效的数据填充到迁移核Cache数据块被迁移出的位置；
第五步：首先该Cache组set中的搜索器根据迁移核Cache数据块的同伴索引，确定其同伴块的位置，同时同伴块判断器判断访问核中要替换出去的Cache数据块的同伴位b，如果b＝0，线程迁移控制器将两个Cache数据块中有效的数据迁移到访问核，再根据迁移核被迁移出的两个Cache数据块的故障映射和同伴映射，把从访问核中驱出的Cache数据块填充到迁移核被迁移出的两个Cache数据块位置上；如果b＝1，线程迁移控制器将两个Cache数据块中有效的数据迁移到访问核中两个Cache数据块中有效的位置上，再把从访问核中驱出的两个Cache数据块中有效的数据填充到迁移核被迁移出的两个Cache数据块位置上。
以上实施的五个步骤是循环进行的，完成所有的Cache数据块被迁移到访问核，以实现整个线程的迁移。
与背景技术相比，本发明具有的有益的效果是：
在多核环境下，线程迁移结合Cache数据块的故障映射和同伴映射来实现。采取保留从访问核中替换出去的Cache数据块的方法，而不是抛弃Cache数据块，可以提高Cache命中率。本发明的实现方法可以降低Cache访问的延时，且与以前提出的复制Cache数据块的方法相比可以有效的利用Cache的容量和保持Cache数据块在Cache中的唯一性。
附图说明
图1为Cache数据块迁移的过程。
具体实施方式
本方法的具体过程及实例如下：
多核架构下核间线程迁移的实现方法包括下述步骤：
(1)对Cache数据块的进行分割：
每个Cache数据块划分为k个相等的等份div，每个等份div的大小为n，假设Cache数据块的大小为c，则c＝nk。假设Cache数据块大小为32K，分成4个等份，每个等份大小为8K。
(2)故障映射表和同伴映射表：
为每个Cache数据块配备一个故障映射，如果等份div的故障位为0，就表示该等份可以存储数据，如果等份div的故障位为1，就表示该分割不能存储数据，比如说一个Cache数据块的故障映射为1010，则表示第二个和第四个可以用来存储数据，第一个和第三个不能用来存储数据。每个Cache数据块设置一个同伴位b，用来表示该Cache数据块是否存在同伴块，在一个Cache组set内，Cache数据块的故障映射和该Cache组set内其它所有Cache数据块的故障映射相异或，如果存在一个Cache数据块异或的结果都为1，则设置b＝1，表示该Cache数据块有同伴块，如果结果不全为1，则设置b＝0，表示该Cache数据块不存在同伴块。
在一个Cache组set内如果存在一个Cache数据块的故障映射与另一个Cache数据块的故障映射异或结果都为0，那么这两个Cache数据块就存在着同伴关系，即另一个Cache数据块是这个Cache数据块的同伴块，例如一个Cache数据块的故障映射为1010，如果在同一个Cache组set内存在另一个Cache数据块的故障映射为0101，这两个数据块的故障映射异或结果为1111，那么另一个Cache数据块是这个Cache数据块的同伴块。
设置一个所有核共享的同伴块判断器，用来判断同伴位b是否为0；每个Cache组set设置一个搜索器，用来确定同伴块的位置。
每个Cache组set设置一个同伴映射表，每个Cache数据块需要log_2n位来表示同伴映射，n为Cache的相联度，如果在Cache组set内存在一个有故障的Cache数据块与另一个有故障的Cache配对(即一个Cache数据块是另一个Cache数据块的同伴块)，形成一个可以用来存储信息的Cache数据块，则这两个有故障的Cache数据块交换其索引。
(3)为了减少存储器访问延时，需要进行核间线程迁移，其实施过程主要分为以下几个步骤：
迁移核是指线程要被迁移的那个核，访问核是指访问线程的那个核；
第一步：同伴块判断器判断被迁移核中所要迁移的Cache数据块的同伴位b是否为0，如果为0，并且转入步骤二；如果不为0(即b＝1)，并且转入步骤五；
第二步：同伴块判断器判断访问核中要替换出去的Cache数据块的同伴位b是否为0，如果为0，转入步骤三，如果为1，转入步骤四；
第三步：线程迁移控制器直接迁移Cache数据块到访问核驱出的Cache数据块位置上，即迁移无故障的Cache数据块到无故障的Cache数据块位置上，同时把从访问核中驱出的Cache数据块填充到迁移核Cache数据块被迁移出的位置；
第四步：首先Cache组set中的搜索器确定其同伴块的位置：通过同伴映射找到其同伴块的位置，线程迁移控制器根据访问核驱出的Cache数据块的故障映射和同伴映射，迁移Cache数据块到访问核驱出的两个Cache数据块中的有效位置上，再把从访问核中驱出的两个Cache数据块中有效的数据填充到迁移核Cache数据块被迁移出的位置，比如说迁移一个无故障的Cache数据块到两个有故障的Cache数据块的有效位置上；
第五步：首先该Cache组set中的搜索器根据迁移核Cache数据块的同伴索引，确定其同伴块的位置，同时同伴块判断器判断访问核中要替换出去的Cache数据块的同伴位b，如果b＝0，线程迁移控制器将两个Cache数据块中有效的数据迁移到访问核，再根据迁移核被迁移出的两个Cache数据块的故障映射和同伴映射，把从访问核中驱出的Cache数据块填充到迁移核被迁移出的两个Cache数据块位置上，属于把两个有故障的Cache数据块迁移到一个无故障的Cache数据块上；如果b＝1，线程迁移控制器将两个Cache数据块中有效的数据迁移到访问核中两个Cache数据块中有效的位置上，再把从访问核中驱出的两个Cache数据块中有效的数据填充到迁移核被迁移出的两个Cache数据块位置上，属于把两个有故障的Cache数据块迁移到两个有故障的Cache数据块上。
以上实施的五个步骤是循环进行的，完成所有的Cache数据块被迁移到访问核，以实现整个线程的迁移。