Abstract-Den ständigt ökande betydelsen av huvudminne latens och bandbredd driver CMPs mot caches med högre kapacitet och associativitet. Associativiteten förbättras vanligtvis genom att antalet sätt ökar. Detta minskar konflikter missar, men ökar träff latens och energi, vilket innebär en strikt kompromiss på cache design. Vi presenterar zcachen, en cachedesign som tillåter mycket högre associativitet än antalet fysiska sätt (t.ex. en 64-associativ cache med 4 sätt). Den zcache bygger på tidigare forskning om skev-associativa cacher och gökoo hashing. Hits, det vanliga fallet, kräver en enda uppslagning, ådrar sig latens och energikostnader för en cache med ett mycket lågt antal sätt. På en miss, ytterligare tagglookups hända utanför den kritiska vägen, vilket ger ett godtyckligt stort antal ersättningskandidater för inkommande block. Till skillnad från konventionell design, zcache ger associativitet genom att öka antalet ersättningskandidater, men inte antalet cache sätt. För att förstå konsekvenserna av detta tillvägagångssätt utvecklar vi en allmän analysram som gör det möjligt att jämföra associativitet mellan olika cachedesigner (t.ex. en set-associativ cache och en zcache) genom att representera associativitet som en sannolikhetsfördelning. Vi använder detta ramverk för att visa att för zcaches, associativitet beror endast på antalet ersättningskandidater, och är oberoende av andra faktorer (såsom antalet cache sätt eller arbetsbördan). Vi visar också att för samma antal ersättningskandidater är associativiteten av en zcache överlägsen än för en set-associativ cache för de flesta arbetsbelastningar. Slutligen utför vi detaljerade simuleringar av flertrådig och flerprogrammerad arbetsbelastning på en storskalig CMP med zcache som sista nivåcache. Vi visar att zcaches ger högre prestanda och bättre energieffektivitet än konventionella cache utan att ådra sig overheads av konstruktioner med ett stort antal sätt.
ZCache REF är en annan mycket associativ cache design som använder hash funktioner i kombination med cuckoo hashing för att öka antalet ersättningskandidater.
The ZCache: Decoupling Ways and Associativity
{'venue': '2010 43rd Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture', 'journal': '2010 43rd Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}