分布式Cache优化：可重构阵列处理器的高效存储解决方案

随着可重构阵列处理器的发展，其内部核心数量的不断增加，传统的存储解决方案面临着严重的“存储墙”问题。这个问题主要源于多核处理器对共享缓存资源的竞争，导致了性能瓶颈和延迟增加。为解决这一挑战，设计者们开始探索更为高效和并行的存储架构。 本文提出了一种创新的分布式Cache设计，其特点是“物理分布、逻辑统一”。这种设计强调本地优先，即每个处理器核心拥有独立的局部缓存，但在逻辑层面，所有缓存是统一管理的。这样做的好处在于降低了硬件复杂度，减少了由于多个核共享同一缓存带来的冲突，提高了并行访问能力。设计团队利用Xilinx的Virtex-6系列xc6vlx550T开发板进行了实验证明。 实验结果显示，与传统多级共享Cache结构相比，这种分布式Cache在平均延迟方面有显著提升，最高可达30%的减少，而且硬件开销控制在相当低的水平，仅为Cache容量的5%。这意味着更高的数据传输速率，例如最大可达到10.512 GB/s的访存带宽。这种优化对于缓解存储带宽压力，提高整个可重构阵列处理器系统的性能至关重要。 值得注意的是，虽然文中提到其他研究如采用数据共享Cache或增加一级共享Cache容量来提高命中率，但这些方法往往牺牲了并行性和面积效率。相比之下，本文提出的分布式Cache策略更好地平衡了性能、复杂度和开销，为可重构阵列处理器提供了更有效的存储解决方案。未来的研究可能进一步探讨如何优化分布式Cache的设计，以适应不断增长的处理器核数和复杂的应用需求。