[发明专利]一种基于使用热度的高速缓冲存储器替换方法及系统

说明书

本公开公开了一种基于使用热度的高速缓冲存储器替换方法及系统，包括：将Cache分为n个Cache块，n个Cache块和其对应的热度值组成热度对比组；根据接收的CPU数据读取请求，判断待读取的CPU数据是否存在于Cache中，若命中，查找命中的Cache块和其对应的热度值，根据预设热度增强因子增加热度值，其余未命中Cache块的热度值根据热度衰减因子进行衰减，在命中的Cache块中读取CPU数据；若未命中，查找热度值最小且小于或等于替换阈值的Cache块，将待读取的CPU数据替换到该Cache块中，其余未替换Cache块的热度值根据热度衰减因子进行衰减。统计Cache中代码的访问频率，并在访问热度降低后进行替换；通过热度增强因子、热度衰减因子参数，适用于不同的执行代码，保持较高的命中率。

技术领域

本公开涉及数据存储和读取技术领域，特别是涉及一种基于使用热度的高速缓冲存储器替换方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

高速缓冲存储器(Cache)是位于CPU(中央处理器)和DRAM(动态随机存储器)或者flash(闪存存储器)之间的存储系统，一般Cache相较与DRAM或者flash来说容量较小，速度快。CPU的速度远高于内存，当CPU直接从内存中存取数据时要等待一定时间周期，而Cache则可以保存CPU刚用过或循环使用的一部分数据，如果CPU需要再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用，这样就避免了重复存取数据，减少了CPU的等待时间，因而提高了系统的效率。

但是由于Cache容量明显小于内存，所以Cache只能暂存很小一部分内存中的数据。正是由于Cache空间的稀缺性，如何存储CPU中最频繁访问的数据是提高Cache性能的关键，其中替换算法是提高Cache性能的重要算法。

现存替换算法一般包括：FIFO(先进先出替换算法)，Random(随机替换算法)，LFU(最少使用替换算法)，LRU(最近最少使用替换算法)等。但是，Cache命中率高的算法一般实现复杂，资源占用量大；而算法简单，资源占用少的算法就会存在命中率不高，或者严重依赖代码执行规律，灵活度低，不能根据代码灵活改变替换策略的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了一种基于使用热度的高速缓冲存储器替换方法及系统，利用计数器进行计数，统计Cache中代码的访问频率，并在访问热度降低后及时进行替换；通过配置热度增强因子、热度衰减因子参数，灵活的适用于不同的执行代码，提高Cache效率，并且算法实现简单，无需使用复杂的占用资源较多的链表，且能保持较高的命中率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，本公开提供一种基于使用热度的高速缓冲存储器替换方法，包括：

将高速缓冲存储器Cache分为n个Cache块，n个Cache块和其对应的热度值组成热度对比组；

根据接收的CPU数据读取请求，判断待读取的CPU数据是否存在于Cache中，若命中，在热度对比组中查找命中的Cache块和其对应的热度值，根据预设热度增强因子增加热度值，其余未命中Cache块的热度值根据热度衰减因子进行衰减，在命中的Cache块中读取CPU数据；

若未命中，在热度对比组中查找热度值最小且小于或等于替换阈值的Cache块，将待读取的CPU数据替换到该Cache块中，其余未替换Cache块的热度值根据热度衰减因子进行衰减。

作为可能的一些实现方式，所述将待读取的CPU数据替换到该Cache块中，将替换后的Cache块的热度值置为初始热度值，其余未替换Cache块的热度值根据热度衰减因子进行衰减，若衰减后的热度值小于或等于0，则将该热度值置为0。