近日，软件所总体部研究团队在处理器缓存性能优化与结构设计方面取得进展。该研究提出一种基于合并相似访存模式的数据缓存预取方法，能够有效提升处理器整体性能。
硬件数据预取是通过提前加载处理器核心所需数据到缓存，来降低处理器核心对内存的平均访问延迟，从而提升处理器整体性能。硬件数据预取方法研究是计算机体系结构领域长期的研究热点之一。
软件所总体部研究团队通过分析不同程序负载下的访存行为模式，发现具有相同触发地址偏移的访存模式之间存在较高的相似性。基于该发现，团队提出了基于合并相似访存模式的硬件预取新方法——PMP。PMP是根据触发偏移和程序计数（PC）特征对访存模式进行聚类，然后通过量化统计方法进行相似模式合并，最后在预取阶段基于访问频率对预取目标进行提取。
在相同的实验环境下，PMP性能超过国际先进预取方法Bingo约2.9%，且所需存储开销仅为其1/30。这帮助解决了当前先进硬件预取方法实现复杂、硬件存储开销大、在商业产品的应用上受到限制等问题。
相关成果以“Merging Similar Patterns for Hardware Prefetching”为题被计算机体系结构领域顶级学术会议MICRO 2022录用。该论文的第一作者为博士生蒋实知，通讯作者为杨秋松研究员。
基于合并相似访存模式的预取器设计概览
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