Daten-Cache-Sperrung für höhere Programmvorhersehbarkeit

Caches sind mit der zunehmenden Kluft zwischen Hauptspeicher und Prozessorgeschwindigkeiten immer wichtiger geworden. Sie sind jedoch eine Quelle der Unvorhersehbarkeit aufgrund ihrer Eigenschaften, was dazu führt, dass Programme sich anders verhalten als erwartet. Cache-Sperrmechanismen passen Caches an die Bedürfnisse von Echtzeitsystemen an. Das Sperren des Caches ist eine Lösung, die Leistung gegen Vorhersehbarkeit eintauscht: zu einem Preis von allgemein geringerer Leistung wird die Zugriffzeit auf den Speicher vorhersehbar. Dieses Papier kombiniert die Cache-Analyse zur Kompilierzeit mit der Daten-Cache-Sperrung, um die worst-case Speicherleistung (WCMP) auf sichere, enge und schnelle Weise zu schätzen. Um ein vorhersehbares Cache-Verhalten zu erreichen, sperren wir zuerst den Cache für die Teile des Codes, wo die statische Analyse fehlschlägt. Um die Leistungseinbußen zu minimieren, lädt unser Verfahren den Cache bei Bedarf mit Daten, die wahrscheinlich abgerufen werden. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass dieses Schema vollständig vorhersehbar ist, ohne die Leistung des transformierten Programms zu beeinträchtigen. Im Vergleich zu einem Algorithmus, der bei unbekanntem Cache-Zustand von Pflichtfehlern ausgeht, eliminiert unser Ansatz alle Überschätzungen für die Menge der Benchmarks und liefert eine exakte WCMP des transformierten Programms ohne signifikante Leistungseinbußen.