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随着计算机处理器核数的不断增加,静态随机访问存储器因功耗和技术限制,已经无法满足系统越来越大的缓存需求。虽然动态随机访问存储器的容量足够大,但是由于它的高延迟特点,一直以来仅仅被用作主存。然而,最近的3D堆叠技术大大提高了动态随机访问存储器的性能,使得访问延迟降为原来的一半甚至三分之一。堆叠DRAM有望作为系统最后一级缓存来满足应用日益增长的缓存需求,从而为促进计算机应用技术的发展带来了新契机,但这种缓存目前还存在硬件复杂度高、可扩展性差、缓存利用率低等挑战。 对于DRAM缓存来说,命中率和访问延时是两个相互冲突的优化目标。堆叠DRAM缓存系统(SODA)提出了一种全新的组织结构,设计实现了路定位器和新奇的数据布局策略,避免了请求的串行化访问问题,同时,SODA还提出了基于空间局部性的策略来降低路定位器的存储开销,增强了缓存系统的可扩展性。对于DRAM缓存,高度组相连结构是过度设计的,因此,SODA采用两路组相连进行组织,实现了命中率和访问延时之间的有效权衡。此外,针对主存控制器中的各种请求,SODA还提出了请求的调度管理机制,使得系统可以有效、稳定的运转。 实验结果表明,相较于当前最为流行的三种基于块的DRAM缓存系统,SODA在性能、命中率以及访问延时等方面都展现出了很大优势,命中率相较于Alloy-cache提升了8.1%,相较于LH-cache、Alloy-cache、ATcache系统,平均访问延时分别降低23.1%,13.2%和8.6%,性能分别提升了17%,12.8%和8.4%。