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C-AMAT(Concurrent Average Memory Access Time) 是一种用于评估计算机系统内存访问性能的指标,它是对传统平均内存访问时间(AMAT,Average Memory Access Time)的扩展和改进。C-AMAT 考虑了内存访问的并发性(concurrency),能够更准确地反映多核系统或多线程环境下的内存访问性能。

传统 AMAT

单核系统中,AMAT 是衡量内存访问效率的一个重要指标,其计算公式通常为:

AMAT=Hit Time+Miss Rate×Miss Penalty

其中:

  • Hit Time:缓存命中时的访问时间。

  • Miss Rate:缓存未命中率。

  • Miss Penalty:缓存未命中时的惩罚时间(通常是访问主存的时间)。

C-AMAT 的改进

多核或多线程系统中,内存访问通常是并发的,多个核心或线程可能同时发起内存访问请求。这种并发性会导致内存访问时间的变化,例如:

  • 缓存命中率可能因并发访问而改变。

  • 内存访问延迟可能因多个请求同时竞争内存资源而增加。

  • 片间通信(inter-chiplet communication)的延迟和带宽限制也会对性能产生影响。

因此,C-AMAT 引入了并发性因素,通过考虑内存访问的并发性和内存层次结构的复杂性,更准确地建模和评估内存访问性能。其计算公式通常比传统 AMAT 更复杂,可能包括以下因素:

  1. 内存访问的并发性(Concurrency):考虑多个核心或线程同时发起的内存访问请求。

  2. 缓存层次结构(Cache Hierarchy):包括多级缓存(L1、L2、L3 等)的命中率和延迟。

  3. 片间通信延迟(Inter-chiplet Communication Latency):在多芯片系统中,不同芯片之间的通信延迟。

  4. 内存带宽(Memory Bandwidth):内存系统的带宽限制对访问时间的影响。

  5. 纯失效率(Pure Miss Rate):区分纯未命中(无法从任何缓存中获取数据)和部分未命中(需要从更高级别的缓存或主存中获取数据)。

C-AMAT 的计算

C-AMAT 的具体计算公式可能因系统架构和应用场景的不同而有所差异,但通常可以表示为:

C-AMAT=∑levels​(Hit Timelevel​×Hit Ratelevel​+Miss Ratelevel​×Miss Penaltylevel​)

其中,每个级别的缓存或内存都有其对应的命中时间、命中率、未命中率和未命中惩罚。

此外,C-AMAT 还可能引入一些额外的参数,如:

  • 平均命中并发性(Average Hit Concurrency, CH):表示在单位时间内可以同时处理的命中请求数量。

  • 纯未命中周期比例(Pure Miss Cycle Ratio, κ):表示未命中请求中纯未命中周期的比例。

1. 命中率(Hit Rate)

命中率是指内存访问请求在缓存中找到所需数据的概率。对于多级缓存系统,每个级别的缓存都有其自己的命中率

Hit Ratelevel​=1−Miss Ratelevel​

2. 未命中率(Miss Rate)

未命中率是指内存访问请求在缓存中未找到所需数据的概率。对于多级缓存系统,每个级别的缓存都有其自己的未命中率

Miss Ratelevel​=Total Number of Accesseslevel / ​Number of Misseslevel​​

3. 命中时间(Hit Time)

命中时间是指当缓存命中时,访问数据所需的时间。这通常包括缓存的访问延迟和任何相关的片内通信延迟

Hit Timelevel​=Cache Access Latencylevel​+Intra-chiplet Communication Latencylevel​

4. 未命中惩罚(Miss Penalty)

未命中惩罚是指当缓存未命中时,访问数据所需额外的时间。这通常包括从更高级别的缓存或主存中获取数据的时间,以及相关的片间通信延迟。

Miss Penaltylevel​=Higher Level Cache Access Latencylevel​+Inter-chiplet Communication Latencylevel​

C-AMAT 的应用

C-AMAT 在多核和多芯片系统的设计和优化中具有重要意义:

  1. 性能评估:通过更准确地建模内存访问性能,帮助评估系统在实际工作负载下的表现。

  2. 设计优化:为缓存层次结构设计、内存带宽分配、片间通信优化等提供指导。

  3. 成本效益分析:在满足性能要求的同时,优化系统的设计成本。

http://www.dtcms.com/wzjs/492728.html

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