Program-oriented cost models for memory hierarchies

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Die Entwicklung der Rechnerarchitekturen zeigt einen starken Trend in Richtung komplexer Speicherhierarchien. Dazu zählen schnelle Cache-Speicher verschiedener Stufen, aber auch die virtuelle Speicherverwaltung insbesondere bei hierarchisch verteiltem Speicher in parallelen Systemen mit virtuell gemeinsamem Adressraum. Für eine effiziente Abarbeitung eines Programmes auf Rechnern mit Speicherhierarchien spielt die Lokalität der Speicherzugriffe eine große Rolle.Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung und Quantifizierung von Programmeigenschaften, welche die Lokalität der Speicherzugriffe bestimmen. Als Anwendungen sollen Programme aus dem Bereich des wissenschaftlichen Rechnens, also einem typischen Anwendungsgebiet für Parallelrechner, betrachtet werden. Ziel des Projektes ist die Identifikation von zur Compile-Zeit analysierbaren Eigenschaften eines parallelen Programms, welche die Lokalität der Speicherzugriffe und damit die Effizienz des Programmes bestimmen. Darauf aufbauend soll ein Kostenmodell entwickelt werden, das die Laufzeitmodellierung (paralleler) Programme auf Rechnern mit Speicherhierarchien gestattet und das als Grundlage für den Vergleich von Programmversionen und zur Steuerung von optimierenden Transformationen dienen soll. Das Kostenmodell basiert auf der Entwicklung von parametrisierten Laufzeitformeln, die relevante Charakteristika von Speicherhierarchien, wie Speichergröße, Assoziativität und Rückschreibestrategie, erfassen.