6570

6570

تحليل ميزان اثرگذاري جنبه هاي ساختاري حافظه نهان بر كارايي پردازنده شبكه

كارشناسي ارشد

مهندسي كامپيوتر ‐ معماري

اسفند سال 1383

چكيده پايان نامه نظر به اين كه امروزه در شبكه بست هها نياز به پرداز شهاي بيشتر و پيچيد هتري به صورت روزافزون پيدا م يكنند، احتياج به يك منبع پردازش در شبكه ضروري م ينمايد تا در گره بر حسب نياز بسته را پردازش نمايد. براي اين منظور چند راه حل وجود دارد، از جمله آنها پردازند ههاي هم همنظوره، پردازن دهاي خا صمنظوره و پردازنده شبكه م يباشد. پردازنده همه منظوره به علت داشتن دستورالعم لهاي وسيع، منعطف و بخاطر بلا استفاده بودن بسياري از آنها، داراي كارايي پائيني مي باشد. همچنين پردازنده خاص منظوره درعين سرعت بالا، انعطاف پذير نم يباشد. در صورتي كه پردازنده شبكه مزاياي اين دو گروه پردازنده را دارا است، دستورالعم لهاي آن براي پردازش بسته بهينه شده است. منبع پردازش شبكه و بطور خاص پردازنده شبكه از دو جهت قابل بررسي است، يكي از جنبه شبك هاي آن كه عبارت است از نحوه استفاده اين پردازند هها در شبكه و ديگري به لحاظ معماري و اينكه براي تامين نيازهاي شبكه چه تغييرات و پيشرف تهايي در معماري آن بايد انجام شود تا به نتيجه بهتري در كارايي براي پردازش كاربردهاي متداول شبكه دست پيدا به عنوان پايه پردازشي موتور پردازش، در پردازش RISC كنيم. در مدلي كه براي معماري پردازنده شبكه ارائه شده، پردازنده م يباشد. Cache بسته ها نقش ايفا م ينمايد. با توجه به مدل، بيشترين سهم در پارامترهاي كارايي پردازنده، مربوط به ساختار SPEC كه از ابزار ) Workstation در ارزيابي پردازنده نياز به افزارسنج م يباشد اما به دليل تفاوت در كاربردها بين پردازنده استفاده نموديم. اين افزارسنج كاربردهاي CommBench استفاده م يشود) و پردازنده شبكه، از اقزارسنج متفاوتي به اسم شبكه را به دو دسته كاربردهاي پردازش محتوا و كاربردهاي پردازش سرآيند دسته بندي كرده است. براي رسيدن به كارايي بالا در پرداز شهاي متداول پرداختيم. در تحليل رفتار Cache در اين پايان نامه به تغيير ساختار پردازنده شبكه در قبال افزارسنج از شبي هسازي استفاده كرديم. سناريو بكار رفته در ارزيابي كارايي پردازنده شبكه با استفاده از مجموعه انجمني را ،Cache سياست ،Cache چنين بوده است: ابتدا پارامترهايي چون اندازه Simplescalar شبي هساز داده و دستورالعمل اعمال Cache يك سطحي و دو سطحي تغيير داديم. اين تغييرات به طور جداگانه بر روي Cache در شد. سپس به تغيير تعداد واحدهاي محاسبه و منطق، واحد ضرب كننده و تقسي مكننده، تعداد درگاه حافظه و تغيير در ساختار بهبود كارايي و بيشتر شدن ميزان اجراي لول هاي ، miss پي شبيني انشعاب، پرداختيم. ميزان تاثير تغييرات فوق دربهبود نرخ دستورالعم لها با استفاده از شبيه سازي انداز هگيري شد. ضمن تحليل مشاهدات و علل آن از جمله نوع كاربرد و اندازه هسته اجرايي و داد هاي كه به عنوان ورودي دريافت م يكند، ساختاري را به عنوان تركيب بهينه پردازنده شبكه براي پردازش چنين كاربردهايي، استنتاج كرديم. داده و دستورالعمل به صورت يكپارچه، كارايي حدود 20 درصد بهبود يافت، در حالي Cache با لحاظ كردن سطح دوم براي نشان م يدهد Cache سطح دوم را كاربردهاي پردازش محتوا م يبردند. مقادير بدست آمده براي Cache كه بيشترين بهره از هاي كنوني م يتواند كارايي Workstation پردازنده شبكه در اندازه هاي بسيار كوچكتر و پيچيدگي بسيار كمتري نسبت به بالايي را در پردازش كاربردهاي متداول شبكه ارائه دهد.