Optimization of the cache performance of datastructures

• Applicant: Professor Dr. Gerhard Goos (†)
• Subject Area: Theoretical Computer Science
• Term: from 2002 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5366564

Wir wollen zur Optimierung des Layouts dynamischer Datenstrukturen beitragen. Es gilt, das Layout so zu optimieren, dass man auf die Datenstruktur in modernen Speicherhierarchien effizient zugreifen kann. Damit wird einer der zentralen Engpässe moderner Rechnersysteme, der Speicherzugriff via Caches, entlastet. Seit Einführung kleiner, schneller Pufferspeicher in der Speicherhierarchie, den sogenannten Caches, wurden viele Methoden vorgeschlagen, Speicherzugriffe numerischer Anwendungen, die vornehmlich Reihungen als Datenstrukturen verwenden, zu optimieren. Vernachlässigt wurde hingegen die Optimierung von Zugriffen auf dynamische Datenstrukturen wie Listen, Bäume und Graphen. Von den verschiedenen vorgeschlagenen Optimierungsverfahren wollen wir uns hier der Verringerung von Hauptspeicherzugriffen auf dynamische Datenstrukturen durch automatische Übersetzeroptimierungen widmen. Dazu sollen Analyse- und Transformationstechniken untersucht und entwickelt werden, die folgende Fragen beantworten: Was sind für den Zugriff kritische Datenstrukturen? Wie kann man diese besser im Speicher anordnen? Kann man diese Anordnung durch Programmtransformation unter Erhalt der ursprünglichen Semantik herstellen? Dazu soll die Typstruktur eines Programmes analysiert werden, um die Datenstrukturen zu interpretieren. Programmglobale Codeanalysen können eine Aussage über die Anzahl der Zugriffe auf eine Datenstruktur machen. Lokale Analysen der Zugriffspfade gewährleisten die Korrektheit der Transformationen. Die durch diese Analysen gewonnene Information soll direkt für ergänzende Optimierungen zum Verstecken der Latenzzeiten verbleibender Hauptspeicherzugriffe verwendet werden. Die gefundenen Methoden sollen exemplarisch in einem vorhandenen Übersetzer für eine objektorientierte Sprache mit einer modernen Zwischensprache implementiert und erprobt werden.

• DFG Programme: Research Grants