Compressed cache layout aware prefetching
Préchargement adapté à la structure d'un cache compressé
Résumé
The speed gap between CPU and memory is impairing performance. Cache compression and hardware prefetching are two techniques that could confront this bottleneck by decreasing last level cache misses. However, compression and prefetching have positive interactions, as prefetching benefits from higher cache capacity and compression increases the effective cache size. This study proposes Compressed cache Layout Aware Prefetching (CLAP) to leverage the recently proposed sector-based compressed cache layouts, such as SCC or YACC, to create a synergy between compressed caches and prefetching. The idea of this approach is to prefetch contiguous blocks that can be compressed and co-allocated together with the requested block on a miss access. Prefetched blocks that share storage with existing blocks do not need to evict a valid existing entry; therefore, CLAP avoids cache pollution. In order to decide the co-allocatable blocks to prefetch, we propose a compression predictor. Based on our experimental evaluations, CLAP reduces the number of cache misses by 9% and improves performance by 3% on average, comparing to a compressed cache. Furthermore, in order to get more improvements, we unify CLAP and other prefetchers and introduce two adaptive CLAPs which select the best prefetcher based on the application.
Le fossé de vitesse entre le processeur et la mémoire dégrade la performance. La compression de cache et le préchargement matériel sont deux techniques qui pourraient éviter ce goulet d'étranglement en diminuant les échecs du dernier niveau de cache. Pourtant, la compression et le préchargement ont des interactions positives, car le préchargement bénéficie d'une capacité de cache plus élevée et la compression augmente la taille effective du cache. Cette étude propose Compressed cache Layout Aware Prefetching (CLAP) pour exploiter les schémas de cache sectoriels compressés, comme SCC ou YACC, pour créer une synergie entre les caches compressés et le préchargement. L'idée de cette approche est de précharger des blocs contigus qui peuvent être compressés et co-alloués ensemble avec le bloc demandé sur un défaut de cache. Les blocs préchargés qui partagent le stockage avec les blocs existants n'ont pas besoin d'expulser une entrée existante valide; par conséquent, CLAP évite la pollution de cache. Afin de choisir les blocs co-allouables à précharger, nous proposons un prédicteur de compression. Sur nos évaluations expérimentales, CLAP réduit le nombre de défauts de cache de 9% et améliore les performances de 3% en moyenne, par rapport à un cache compressé. De plus, afin d'obtenir plus d'améliorations, nous unifions CLAP et d'autres politiques de préchargement et introduisons deux CLAP adaptatifs qui sélectionnent le meilleur politique de préchargement selon l'application.
Origine : Version validée par le jury (STAR)