[发明专利]一种数据cache属性细粒度切换的方法

说明书

本发明公开一种数据cache属性细粒度切换的方法，包括以下步骤：S1：编译选项识别：从程序的编译命令中识别‑fdynamic‑uncache‑symbols选项，若识别成功，使能编译器cache动态配置机制；S2：循环处理程序声明的数据，判定数据默认的Cache属性；S3.1：针对默认属性为可Cache访问的数据，假定其符号为“xxx”，编译器进行编译指示处理；S3.2：针对默认属性为不可Cache访问的数据，假定其符号为“xxx”，编译器进行编译指示处理本发明提高了用户程序数据对Cache空间的整体利用率，进而提高程序运行性能。

技术领域

本发明涉及一种数据cache属性细粒度切换的方法，属于高性能计算技术领域。

背景技术

处理器性能不断增长，然而，应用程序的性能还会受到存储系统的影响。人们从软硬件角度采用了多种方案提高存储器的访问性能，应用最为广泛的是高速缓冲存储器Cache。围绕Cache的应用，出现了很多种访问调度、数据映射、空间分配等策略，其中保证多个Cache之间共享数据一致的Cache一致性协议是重要的组成部分。

随着多核/众核处理器的发展，每个核心上都可能存在自己的本地Cache，而维护众多Cache的一致性成为一个棘手的问题。为了权衡硬件的开销，Cache一致性协议通常不会特别严格，往往采用弱一致性协议。

在某些配备Cache的处理器中，同时支持可Cache访问和不可Cache访问。可Cache访问可以利用Cache的低延迟提升程序整体执行性能，而由于不完备的Cache一致性机制可能带来的副本正确性问题，某些场景必须使用不可Cache访问直接访问主存，例如原子操作、锁操作、同步操作、访存和DMA访问共存等。

在同时支持Cache访问和不可Cache访问的处理器中，通常采用关键字的方式对数据的访问属性进行描述，即将可Cache访问和不可Cache访问的数据进行区分，使用不可Cache访问关键字描述的数据在用户程序运行过程中始终采用直接访问主存储器的方式。另一种情况是，通过编译器进行分析，针对特定的程序段和数据访问方式生成不可Cache的访问指令，或者采用嵌汇编的方式插入不可Cache访问指令。上述方法均存在一定局限性，关键字的形式不够灵活，不可Cache方式声明的数据只能一直访问主存，实际上在其生命周期内仍然存在访问Cache的可能性，这样处理降低了Cache的利用率；编译器的处理过于偏向机器底层，上层用户不好直接参与，不方便按照自己的想法并与实际应用课题相结合，同时编译器的分析也会存在一定风险，无法在正确性和实用性方面取得很好的权衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种数据cache属性细粒度切换的方法，其提高了用户程序数据对Cache空间的整体利用率，进而提高程序运行性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种数据cache属性细粒度切换的方法，包括以下步骤：

S1：编译选项识别：从程序的编译命令中识别-fdynamic-uncache-symbols选项，若识别成功，使能编译器cache动态配置机制，进入S2，若未识别到-fdynamic-uncache-symbols选项，则退出；

S2：循环处理程序声明的数据，判定数据默认的Cache属性：查询所处理数据的语法树信息，获取默认Cache访问属性，若默认Cache访问属性为可Cache访问，则进入S3.1，若默认Cache访问属性为不可Cache访问，则进入S3.2，若数据均处理完毕，则退出；

S3.1：针对默认属性为可Cache访问的数据，假定其符号为“xxx”，编译器进行编译指示处理，具体操作如下：

S3.1.1、识别#pragma uncache “xxx”的编译指示，若识别成功，进入S3.1.2，若识别不成功，则进入S3.1.3；