缓存辅助去重架构

片外访存减三成

该架构利用GPU应用中的数据重复特征，同时消除块间与块内冗余，减少对片外DRAM的读写访问。

Zhao, Wei · 冯丹 · Tong, Wei · 魏学良 · Wu, Bing

IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems 2025

参数信息

片外访问减少率

31.01 %

能耗降低率

32.78 %

性能提升率

42.53 %

访存密集型负载性能提升率

57.56 %

技术优势

消除重复写

CMD识别块间重复和块内重复，避免将相同数据多次写入片外DRAM。

减少重复读

当请求的重复块已在L2中且干净时，直接从L2复制，无需访问DRAM；块内重复数据则通过片上元数据缓存按字节复制。

保留只读缓存

只读且干净的缓存行被换出时不是直接丢弃，而是放入一个全相联FIFO，减少未来从DRAM的重新读取。

应用场景

• GPGPU存储子系统：降低GPU片外访存带宽压力，适合集成到现有内存层次中减少能耗。
• 访存密集型GPU应用：访存密集型负载能从重复数据消除中获得更高性能提升，减少DRAM访问。
• GPU架构设计：作为GPU微架构改进，无需应用修改即可透明地提升内存系统效率。