세트별 재사용 정보 기반 쓰래싱 저항 캐쉬 관리 기법 :Set Reuse Information based Thrashing Resistant Cache Management Scheme for Embedded Processors

심규연

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자료유형: 학위논문

저자정보: 심규연 (전남대학교, 전남대학교 대학원)

지도교수: 박재형

발행연도: 2017

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

세트별 재사용 정보 기반 쓰래싱 저항 캐쉬 관리 기법

심규연 , 김철홍 한국컴퓨터정보학회논문지 2017.03 학술저널

세트별 재사용 정보 기반 쓰래싱 저항 캐쉬 관리 기법

심규연 2017.01 학위논문

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최신 컴퓨팅 환경에서 캐쉬 메모리를 효율적으로 사용하기 위한 교체 정책은 필수적으로 요구된다. 임베디드 프로세서에서는 구현이 간단하고 대부분의 프로그램에 적용가능한 LRU 교체 정책이 널리 사용되었다. 하지만, LRU 교체 정책은 프로그램 작업 그룹의 크기가 캐쉬의 크기보다 큰 경우에는 재참조될 가능성이 있는 블록들이 한 번도 참조되지 못하고 지속적으로 교체되기만 하는 쓰래싱 (Thrashing) 문제가 발생할 수 있다. 쓰래싱이 발생하게 되면 캐쉬 블록들이 MRU 위치에서 LRU 위치까지 이동한 후 교체되기만 할 뿐 적중을 발생시키지 못하기 때문에 캐쉬의 효율이 크게 떨어진다.
본 논문에서는 2차 레벨에 작은 크기의 캐쉬를 추가하고 세트별 재사용 빈도를 측정하여 쓰래싱이 많이 발생되는 세트들에만 추가된 캐쉬를 할당해주는 방법을 통해 쓰래싱을 해결하는 기법을 제안한다. 세트별 재사용 빈도를 예측하기 위해 블룸 필터를 사용하여 교체된 블록의 주소를 세트별로 저장한 뒤 캐쉬에서 적중 실패가 발생한 경우 해당 블록의 주소가 저장되어 있는지를 검사한다. 해당 블록의 주소가 존재하는 경우에는 교체된 지 얼마 되지 않아 다시 요청이 발생한 경우이므로 재사용 빈도가 높다고 볼 수 있으므로 해당 세트의 카운터를 증가시킨다. 카운터값이 임계값을 넘게 되면 해당 세트는 현재 재사용 빈도가 높은 블록들이 많이 교체되는 상황이므로 추가된 캐쉬에 해당 블록들을 할당시켜 데이터들이 보다 오래 보관될 수 있도록 한다.
모의실험을 통한 분석 결과, 캐쉬 크기에 민감한 벤치마크들에서 16KB의 제안된 쓰래싱 완화 캐쉬를 사용한 경우 평균 3.81%의 IPC를 향상시키고, LRU 교체 정책에 잘 맞는 벤치마크들에서도 성능이 감소되지 않음을 확인할 수 있다.

#캐쉬 #메모리 #쓰래싱

1. 서론 1
1) 연구 배경 1
2) 연구 내용 7
3) 논문의 구성 8
2. 관련연구 9
1) DIP (Dynamic Insertion Policy) 9
2) RRIP (Re-Reference Interval Prediction) 11
3) SHiP (Signature-based Hit Predictor) 13
4) EAF (Evicted Address Filter) 14
5) 캐쉬 접근 불균형 16
3. 세트별 재사용 정보 기반 쓰래싱 저항 캐쉬 관리 기법 17
1) 블룸 필터 18
2) 세트별 재사용 정보 기반 쓰래싱 저항 캐쉬 관리 기법 20
4. 실험 결과 및 분석 24
1) 실험 환경 24
2) 실험 결과 28
5. 결론 및 향후 연구 방향 33
참고문헌 34
영문 초록 38

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