基于當代DRAM結(jié)構(gòu)的存儲器控制器設(shè)計
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4.1模擬環(huán)境及基準
Imagine流存儲系統(tǒng)包括2個地址產(chǎn)生器，4個交叉存儲體控制器，2個記錄緩沖按正確順序放置流數(shù)據(jù)在SRF。所有這些單元在同一芯片Imagine處理器核中。地址產(chǎn)生器支持3種地址模式：常量跨步，間接尋址，位翻轉(zhuǎn)。地址產(chǎn)生器可以產(chǎn)生任何長度的存儲器訪問流，只要數(shù)據(jù)適合SRF。對于跨步訪問，地址產(chǎn)生器利用基址、跨步、長度，連續(xù)的地址依照基地址增加跨步常量。對于間接尋址，基地址加上來自SRF的變址計算地址。實驗運行在一組微基準上，如表1。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/163365.htm
表1. 基準
4.2性能表現(xiàn)分析
存儲器控制器以執(zhí)行沒有重排序作為性能比較的基礎(chǔ)。即控制器使用按序策略：列存取只執(zhí)行最早掛起的訪問。如圖2黑色的條狀代表按序策略性能。unit load取得DRAM峰值帶寬(2GB/s)的97%，3%的開銷是有時預(yù)充電/激活延遲；unit load到unit持續(xù)帶寬14%的下降是因為讀和寫交叉，讀訪問和寫訪問轉(zhuǎn)換需要1周期的數(shù)據(jù)引腳高阻態(tài)；unit conflict由于體內(nèi)行來回交換使得帶寬下降到峰值得51%；random只有unit load 的15%帶寬，因為存取一個字需要7 DRAM周期。
4.3.1 簡單調(diào)度
簡單的First-ready存取調(diào)度策略平均提高25%性能。First-ready調(diào)度采用ordered優(yōu)先，如表1，來決定所有的調(diào)度。First-ready調(diào)度者考慮所有的掛起訪問并且為不違反時序和資源限制的最早掛起的訪問調(diào)度1個DRAM操作。這個調(diào)度算法最明顯的好處就是當?shù)却秊榱俗钤鐠炱鹪L問的預(yù)充電或者激活操作時，可以同時對其他體進行存取，DRAM內(nèi)部多體并行。
圖2. 按序和first-ready存取調(diào)度下的存儲器帶寬
圖2，first-ready調(diào)度算法比按序在微基準最多增加性能79%。unit load提高較?。籖andom提高125%，因為他們能夠顯著提高每次行激活列存取的數(shù)量。
4.3.2 復(fù)雜調(diào)度
更加具有挑戰(zhàn)性的調(diào)度算法能夠進一步提高性能，這部分將研究4種調(diào)度算法進一步提高存儲器帶寬。如圖3，包含random的基準偏向關(guān)預(yù)充電策略，這種策略只要激活行沒有掛起訪問就進行體預(yù)充電。對于大部分其他基準，開和關(guān)預(yù)充電策略相差甚微。除了Unit load用col/closed算法表現(xiàn)差，其他基準都有較大性能提高。
圖3.各種存取調(diào)度算法情況下的存儲器帶寬
5、結(jié)論
本文創(chuàng)新點：存儲器存取調(diào)度大大地增加了DRAM存取帶寬的利用，緩沖存儲器訪問命令，按照某個順序選擇執(zhí)行，既有體間并行又最大化利用每個行命令的列存取數(shù)量，使得系統(tǒng)性能提高。在大部分基準下，關(guān)閉頁調(diào)度策略是有利的。這部分地因為DRAM有合并最后列存取請求的體預(yù)充電的能力。調(diào)度算法是否行優(yōu)先或者列優(yōu)先在性能上差異較小。最后，調(diào)度讀優(yōu)先于寫可提高性能。存儲器存取調(diào)度是最大利用日益寶貴的存儲器帶寬資源的重要技術(shù)。
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