Memory reference instruction caused by cache miss is the critical factor that limits the processing power of processor. Cache prefetching technique is an effective way to reduce the latency due to memory access. However, excessively aggressive prefetch leads to cache pollution and finally to cancel out the advantage of prefetch. In this study, an active prefetch filtering scheme is introduced which dynamically decides whether to commence prefetching after referring a filtering table to reduce the cache pollution due to unnecessary prefetches. For the precision filtering, an evicted address referencing scheme has been proposed where the filter directly compares the current prefetch address with previous unnecessary prefetch addresses stored in filtering table. Moreover, a small sized exclusive prefetch cache has been introduced to increase the amount of eviction of unnecessarily prefetched addresses to enhance the accuracy of dynamic filtering. The exclusive prefetch cache also prevents useful demand data from being pushed out by prefetched data, while the evicted address direct referencing scheme enables the prefetch cache to keep most of useful prefetch data within its small size. Experimental results from commonly used general and multimedia benchmarks show that the average cache miss ratio has been decreased by $13.3{\%}$ by virtue of enhanced filtering accuracy compared with conventional schemes.
Recently, there have been many research efforts reported in the literature that focus on the cache consistency problems of mobile clients resulting from their frequent disconnections with a server in mobile environments. To cope with this problem, a number of methods based on the invalidation report scheme has been proposed. However, these proposed methods are sensitive to the disconnection time of mobile clients and independent of the frequency of data updates in the server. As a result, although the number of data updated in the server is small, the traditional methods can not guarantee the cache consistency of mobile clients if their disconnection time is over the time period the invalidation report is allowed to cover. In this paper, we propose an efficient cache consistency method called CCI(Cost-based Cache Invalidation) for mobile clients that take into account not only the disconnection time but also the frequencies of data updates in the server We also present an in-depth experimental analysis by comparing CCI method with BT(Broadcasting Time stamp) method based on Invalidation Report.
We present a high performance cache structure with a hardware prefetching mechanism that enhances exploitation of spatial and temporal locality. Temporal locality is exploited by selectively moving small blocks into the direct-mapped cache after monitoring their activity in the spatial buffer. Spatial locality is enhanced by intelligently prefetching a neighboring block when a spatial buffer hit occurs. We show that the prefetch operation is highly accurate: over 90% of all prefetches generated are for blocks that are subsequently accessed. Our results show that the system enables the cache size to be reduced by a factor of four to eight relative to a conventional direct-mapped cache while maintaining similar performance.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.48
no.4
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pp.1-8
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2011
Traditional transactional memory systems are no longer able to guarantee the performance of diverse applications with overflowed transactions since there is the drawback that tracking the data for logging is difficult. Especially, this mechanism has a disadvantage of increasing communication delay for sustaining the state which is required to detect the conflict on the overflowed transactions from the first level cache in the transactional memory systems. To address this point, we have focused on the cache architecture of the systems to reduce the overhead caused by overflows and cache misses. In this paper, we present Supportive Cache which reduces additional overhead during transactions. Supportive Cache performs a parallel look-up with L1 private cache and uses the same replacement policy as L1 private cache. We evaluate the performance of the proposed design by comparing LogTM-SE with and without Supportive Cache. The simulation results show that our system improves the performance by 37% on average, compared to the original LogTM-SE which uses the same hardware resource.
Lee Ig-hoon;Kim Hyun Chul;Hur Jae Yung;Lee Snag-goo;Shim JunHo;Chang Juho
Journal of KIISE:Databases
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v.32
no.1
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pp.12-23
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2005
In the past decade, advances in speed of commodity CPUs have iu out-paced advances in memory latency Main-memory access is therefore increasingly a performance bottleneck for many computer applications, including database systems. To reduce memory access latency, cache memory incorporated in the memory subsystem. but cache memories can reduce the memory latency only when the requested data is found in the cache. This mainly depends on the memory access pattern of the application. At this point, previous research has shown that B+ trees perform much faster than T-trees because B+ trees are more cache conscious than T-trees, and also proposed 'Cache Sensitive B+trees' (CSB. trees) that are more cache conscious than B+trees. The goal of this paper is to make T-trees be cache conscious as CSB-trees. We propose a new index structure called a 'Cache Sensitive T-trees (CST-trees)'. We implemented CST-trees and compared performance of CST-trees with performance of other index structures.
One of the most effective way to improve cache performance is to exploit both temporal and spatial locality given by any program executive characteristics. In this paper we present a high performance and low power cache structure with a bank selection mechanism that enhances exploitation of spatial and temporal locality. The proposed cache system consists of two parts, i.e., a main direct-mapped cache with a small block size and a fully associative buffer with a large block size as a multiple of the small block size. Especially, the main direct-mapped cache is constructed as two banks for low power consumption and stores a small block which is selected from fully associative buffer by the proposed bank selection algorithm. By using the bank selection algorithm and three state bits, We selectively extend the lifetime of those small blocks with high temporal locality by storing them in the main direct-mapped caches. This approach effectively reduces conflict misses and cache pollution at the same time. According to the simulation results, the average miss ratio, compared with the Victim and STAS caches with the same size, is improved by about 23% and 32% for Mibench applications respectively. The average memory access time is reduced by about 14% and 18% compared with the he victim and STAS caches respectively. It is also shown that energy consumption of the proposed cache is around 10% lower than other cache systems that we examine.
RAID 5 is a widely-used technique used to construct disk systems of high reliability and performance. This paper proposes APGOC (Adaptive Parity Group On Cache) organization on cache to solve "small write" problem of RAID 5 especially in OLTP (On-Line Transaction Processing System) environments. In our approach, when user process makes a request for a file to kernel, the information on the read/write characteristics is added to the file data structure of the file system. With this information, data and parity cache can be managed interchangeably through parity fetching. Therefore we can enhance the cache utilization and improve the disk request response time. Our method is analyzed and evaluated with a simulation method. Comparing with previous works, we observed about 6~l3% of performance enhancement.hancement.
This paper presents a caching algorithm that offers better reconstructed data quality to the requesters than a probabilistic caching scheme while maintaining comparable network performance. It decides whether an incoming data packet must be cached based on the dynamic caching probability, which is adjusted according to the priorities of content carried by the data packet, the uncertainty of content popularities, and the records of cache events in the router. The adaptation of caching probability depends on the priorities of content, the multiplication factor adaptation, and the addition factor adaptation. The multiplication factor adaptation is computed from an instantaneous cache-hit ratio, whereas the addition factor adaptation relies on a multiplication factor, popularities of requested contents, a cache-hit ratio, and a cache-miss ratio. We evaluate the performance of the caching algorithm by comparing it with previous caching schemes in network simulation. The simulation results indicate that our proposed caching algorithm surpasses previous schemes in terms of data quality and is comparable in terms of network performance.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.1
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pp.128-136
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2008
In this paper, we propose a new cache structure for effective error correction of soft error. We added check bit and SEEB(soft error evaluation block) to evaluate the status of cache line. The SEEB stores result of parity check into the two-bit shit register and set the check bit to '1' when parity check fails twice in the same cache line. In this case the line where parity check fails twice is treated as a vulnerable to soft error. When the data is filled into the cache, the new replacement algorithm is suggested that it can only use the valid block determined by SEEB. This structure prohibits the vulnerable line from being used and contributes to efficient use of cache by the reuse of line where parity check fails only once can be reused. We tried to minimize the side effect of the proposed cache and the experimental results, using SPEC2000 benchmark, showed 3% degradation in hit rate, 15% timing overhead because of parity logic and 2.7% area overhead. But it can be considered as trivial for SEEB because almost tolerant design inevitably adopt this parity method even if there are some overhead. And if only parity logic is used then it can have $5%{\sim}10%$ advantage than ECC logic. By using this proposed cache, the system will be protected from the threat of soft error in cache and the hit rate can be maintained to the level without soft error in the cache.
Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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2003.11a
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pp.234-244
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2003
In distributed file-systems, cooperative caching algorithm which owns the data cached at each node jointly is used to reduce an expense of disk access. Cooperative caching algorithm is the method that increases a cache hit-ratio and decrease a disk access as it holds the cache information of distributed systems in common and makes cache larger virtually. Recently, several cooperative caching algorithms decrease the message costs by using approximate information of the cache and increase the cache hit-ratio by using local and global cache fields dynamically. And they have an advantage that increases the whole field hit-ratio by sending a replaced block to the idel node on cache replacement in order to maintain the replaced block in the cache field. However the wrong approximate information deteriorates the performance, the concistency maintenance goes to great expense to exchange messeges and the cost that manages Age-information of each node to choose the idle node increases. In this thesis, we propose a cooperative cache algorithm that maintains correct cache information, minimizes the maintance cost for consistency and the management cost for cache Age-information. Also, we show the superiority of our algorithm through the performance evaluation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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