International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.14
no.1
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pp.31-36
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2022
Interval caching is one of the representative caching strategies used in multimedia streaming systems. However, there has been no theoretical analysis on interval caching. In this paper, we present an optimality proof of the interval caching policy. Specifically, we propose a caching performance model for multimedia streaming systems and show the optimality of the interval caching policy based on this model.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.5
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pp.2319-2337
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2019
In this paper, we study the distributed cooperative caching for Internet content providers in a small cell of heterogeneous network (HetNet). A general framework based on bankruptcy game model is put forth for finding the optimal caching policy. In this framework, the small cell and different content providers are modeled as bankrupt company and players, respectively. By introducing strategic decisions into the bankruptcy game, we propose a caching value assessment algorithm based on analytic hierarchy process in the framework of bankruptcy game theory to optimize the caching strategy and increase cache hit ratio. Our analysis shows that resource utilization can be improved through cooperative sharing while considering content providers' satisfaction. When the cache value is measured by multiple factors, not just popularity, the cache hit rate for user access is also increased. Simulation results show that our approach can improve the cache hit rate while ensuring the fairness of the distribution.
High-potential data can be predicted and stored in the cache to prevent cache misses, thus reducing the processor's request and wait times. As a result, the processor can work non-stop, hiding memory latency. By utilizing the temporal/spatial locality of memory access, the prefetcher introduced to improve the performance of these computers predicts the following memory address will be accessed. We propose a prefetcher that applies the GRU model, which is advantageous for handling time series data. Display the currently accessed address in binary and use it as training data to train the Gated Recurrent Unit model based on the difference (delta) between consecutive memory accesses. Finally, using a GRU model with learned memory access patterns, the proposed data prefetcher predicts the memory address to be accessed next. We have compared the model with the multi-layer perceptron, but our prefetcher showed better results than the Multi-Layer Perceptron.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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2005.05a
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pp.34-39
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2005
The progress of silicon technology enables to implement a highly complex digital system on a given chip area. However, even the modern design environment is not so efficient to catch up with the progress of process technology. Design reuse is a promising approach to designing such a complex system in an efficient way. However, the rigidness and inflexibility of a model has been an obstacle to design reuse. This paper proposes a high-level model management methodology by introducing attributed AND-OR graph(AOG), a (formal semantics for representing the possible structure of a model. Using the formalism enables a designer to extract, extend and reuse the pre-modeled and pre-verified design. A complete process of constructing a cache operational model, extending the model and extracting executable models is exemplified to show effectiveness of the proposed framework.
The worst-case execution time (WCET) of each real-time task in multicore processors with shared caches can be significantly affected by inter-thread cache interferences. The worst-case inter-thread cache interferences are dependent on how tasks are scheduled to run on different cores. Therefore, there is a circular dependence between real-time task scheduling, the worst-case inter-thread cache interferences, and WCET in multicore processors, which is not the case for single-core processors. To address this challenging problem, we present an offline real-time scheduling approach for multicore processors by considering the worst-case inter-thread interferences on shared L2 caches. Our scheduling approach uses a greedy heuristic to generate safe schedules while minimizing the worst-case inter-thread shared L2 cache interferences and WCET. The experimental results demonstrate that the proposed approach can reduce the utilization of the resulting schedule by about 12% on average compared to the cyclic multicore scheduling approaches in our theoretical model. Our evaluation indicates that the enhanced scheduling approach is more likely to generate feasible and safe schedules with stricter timing constraints in multicore real-time systems.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.5
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pp.2398-2415
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2017
Content-Centric Networking (CCN) is a new Internet architecture with routing and caching centered on contents. Through its receiver-driven and connectionless communication model, CCN natively supports the seamless mobility of nodes and scalable content acquisition. In-network caching is one of the core technologies in CCN, and the research of efficient caching scheme becomes increasingly attractive. To address the problem of unbalanced cache load distribution in some existing caching strategies, this paper presents a neighbor cooperation based in-network caching scheme. In this scheme, the node with the highest betweenness centrality in the content delivery path is selected as the central caching node and the area of its ego network is selected as the caching area. When the caching node has no sufficient resource, part of its cached contents will be picked out and transferred to the appropriate neighbor by comprehensively considering the factors, such as available node cache, cache replacement rate and link stability between nodes. Simulation results show that our scheme can effectively enhance the utilization of cache resources and improve cache hit rate and average access cost.
Recently, advances in speed of the CPU have for out-paced advances in memory speed. Main-memory access is increasingly a performance bottleneck for main-memory database systems. To reduce memory access speed, cache memory have incorporated in the memory subsystem. However cache memories can reduce the memory speed only when the requested data is found in the cache. We propose a new cache sensitive T-tree index structure called as $CST^*$-tree for range query search. The $CST^*$-tree reduces the number of cache miss occurrences by loading the reduced internal nodes that do not have index entries. And it supports the sequential access of index entries for range query by connecting adjacent terminal nodes and internal index nodes. For performance evaluation, we have developed a cost model, and compared our $CST^*$-tree with existing CST-tree, that is the conventional cache sensitive T-tree, and $T^*$-tree, that is conventional the range query search T -tree, by using the cost model. The results indicate that cache miss occurrence of $CST^*$-tree is decreased by 20~30% over that of CST-tree in a single value search, and it is decreased by 10~20% over that of $T^*$-tree in a range query search.
To enable hard real-time systems to take advantage of multicore processors, it is crucial to obtain the worst-case execution time (WCET) for programs running on multicore processors. However, this is challenging and complicated due to the inter-thread interferences from the shared resources in a multicore processor. Recent research used the combined cache conflict graph (CCCG) to model and compute the worst-case inter-thread interferences on a shared L2 cache in a multicore processor, which is called the CCCG-based approach in this paper. Although it can compute the WCET safely and accurately, its computational complexity is exponential and prohibitive for a large number of cores. In this paper, we propose three counter-based approaches to significantly reduce the complexity of the multicore WCET analysis, while achieving absolute safety with tightness close to the CCCG-based approach. The basic counter-based approach simply counts the worst-case number of cache line blocks mapped to a cache set of a shared L2 cache from all the concurrent threads, and compares it with the associativity of the cache set to compute the worst-case cache behavior. The enhanced counter-based approach uses techniques to enhance the accuracy of calculating the counters. The hybrid counter-based approach combines the enhanced counter-based approach and the CCCG-based approach to further improve the tightness of analysis without significantly increasing the complexity. Our experiments on a 4-core processor indicate that the enhanced counter-based approach overestimates the WCET by 14% on average compared to the CCCG-based approach, while its averaged running time is less than 1/380 that of the CCCG-based approach. The hybrid approach reduces the overestimation to only 2.65%, while its running time is less than 1/150 that of the CCCG-based approach on average.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.27
no.5C
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pp.399-410
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2002
Web cache, which is functionally another word of proxy server, is located between client and server. Web cache has a limited storage area although it has broad bandwidth between client and proxy server, which are usually connected through LAN. Because of limited storage capacity, existing objects in web cache can be deleted for new objects by some rules called replacement algorithm. Hit rate and byte-hit rate are general metrics to evaluate replacement algorithms. Most of the replacement algorithms do satisfy only one metric, or sometimes none of them. In this paper, we propose two replacement algorithms to achieve both high hit rate and byte-hit rate with great satisfaction. In the first algorithm, the cache is appropriately partitioned according to file types as a basic model. In the second algorithm, the cache is composed of two levels; the upper level cache is managed by the basic algorithm, but the lower level is collectively used for all types of files as a shared area. To show the performance of the proposed algorithms, we evaluate hit rate and byte-hit rate of the proposed replacement algorithms using the trace driven simulation.
본 논문에서는 유한버퍼의(finite-buffered) 동기화된(synchronous) 큐잉모델(queueing model)을 이용하여 명령어들간의 병렬성, 분기명령의 빈도수, 분기예측(branch prediction)의 정확도, 캐쉬미스 등의 파라미터들을 고려하여 프로세서의 명령어 실행율을 예측하며 캐쉬의 성능과 파이프라인 성능간의 관계를 분석할 수 있는 새로운 해석적 모델을 제안하였다. 해석적 모델은 모델의 타당성을 검증하기 위해서 시뮬레이션을 수행하여 얻은 결과와 비교하였다. 해석적 모델과 시뮬레이션을 비교한 결과 대부분 10% 오차 내에서 일치하였다. 본 연구를 통하여 얻은 해석적 모델을 사용하면 시뮬레이션에서는 드러나지 않는 성능제약의 원인에 대한 명확한 규명이 가능하기 때문에 성능향상을 위한 설계자료를 얻을 수 있으며, 시스템 성능 밸런스를 위한 캐쉬와 비순차이슈 파이프라인 성능간의 관계에 대한 정확한 분석이 가능하다.Abstract This research presents a novel analytic model to predict the instruction execution rate of superscalar processors using the queuing model with finite-buffer size and synchronous operation mode. The proposed model is also able to analyze the performance relationship between cache and pipeline. The proposed model takes into account various kinds of architectural parameters such as instruction-level parallelism, branch probability, the accuracy of branch prediction, cache miss, and etc.. To prove the correctness of the model, we performed extensive simulations and compared the results with the analytic model. Simulation results showed that the proposed model can estimate the average execution rate accurately within 10% error compared to simulation results. The proposed model can explain the causes of performance bottleneck which cannot be uncovered by the simulation method only. The model is also able to show the effect of the cache miss on the performance of out-of-order issue superscalar processors, which can provide an valuable information in designing a balanced system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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