原标题：华人学者张晓东获得IEEE / ACM国际微架构研讨会最高荣誉
作者 | 蒋宝尚
据俄亥俄州立大学官方网站报道，华人学者张晓东20年前的一篇论文获得了IEEE / ACM国际微架构研讨会（MICRO）最高荣誉：时间检验奖。该奖的全称是“ACM/IEEE Micro Test of Time Award”，评选标准是论文在发表18~22年后仍然有强大的影响力。
具体而言，2020年的获奖论文必须在1998、1999、2000、2001或2002年的MICRO会议论文中挑选。根据谷歌学术，如果该论文引用次数超过了100次， 那么评选系统就会自动提名。据悉，在1998~2002年期间，一共有148篇论文符合条件，获得提名。
最终，2020年共有三篇论文获得了最高荣誉的殊荣，一篇发表在1998年，研究内容为“动态多线程处理器”，一篇发表在1999年，研究内容为“指令预取（Instruction Prefetching）”。而华人学者张晓东的这篇论文提出了一种“交叉访问方式”。
论文地址：http://web.cse.ohio-state.edu/hpcs/WWW/HTML/publications/papers/TR-00-7.pdf
该交叉访问方式解决了传统DRAM芯片中的行缓存(row buffer)问题。即当不同行的请求序列进入同一个内存库时，会导致内存访问高延迟。
这篇论文有三个作者，分别是张晓东和他当时的博士生朱枝春、Zhao Zhang。在论文中，作者分析了超标量处理器行缓存区冲突的来源，从而提出了新的内存page交叉访问方式“permutation-based page interleaving scheme”。
目前，论文中提到的核心算法和系统设计已被广泛应用到商业处理器，以及主要操作系统、数据库系统和大型的分布式系统中，有效地优化或更新了通用计算系统中的一些关键技术。
MICRO大会是由IEEE（Institute of Electricaland Electronics Engineers，电气和电子工程师协会）和ACM（Association for Computing Machinery，国际计算机学会）共同举办的专业领域会议。
从1968年开始，每年举行一次，到目前为止已经举行了53届。最近一次会议，MICRO-53在线上举办。MICRO是致力于展示、讨论和辩论用于高级计算和通信系统的创新微体系结构思想和技术的首要论坛。研讨会汇集了微体系结构、编译器、芯片和系统相关的领域的研究人员，将就传统微体系结构主题和新兴研究领域进行技术交流。
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论文解决了什么问题？
当CPU发送物理内存地址给内存的时候需要首先发送给内存控制器，然后由内存控制器将其翻译成内存地址，也就是以DIMM Rank Chip 内存库为单位的地址形式。
由于CPU对内存的读写要经过高速缓冲存储器。因此，CPU与高速缓冲存储器是一体的，读到了高速缓冲存储器也就等于被CPU使用。传统的内存与高速缓冲存储器的关系是多路并联、单路并联，也就是说一系列的内存物理地址，被分割成了tag段，每个tag段内的每个内存地址映射到不同缓存行中。
也就是说不同tag段的相同set index会被映射到同一个缓存行中，而最后的block offset正是缓存行的大小，也就是说这个物理地址中的内容放到缓存行中正是缓存行的大小，然后我们将这个位数变化一下，就是传统物理地址对应三个部分，page index，内存库 index，page offset。
那么，这样会导致什么问题？在不失去一般性的情况下，假设L2缓存是直接映射的阵列X和y在内存中连续分配的，若地址x[0] 和y[0] 的距离是缓存 大小的倍数。然后有一对数据元素x[i]和Y[i]将会映射到同样的缓存区，并且缓存区保存了E个元素，顺序访问了X[0],Y[O]，…，X[E-1],Y[E-1]。这样必然导致L2级缓存无法命中，导致 L2 cache conflict miss。CPU不得不每次讲L2 缓存清空，读取新的数据，这样必然大大增加了数据访问的延迟。注，i是0~T-1之间的整数。
新的内存page交叉访问方式Permutation-based Page Interleaving Scheme，在传统物理地址对应的内存库存取上，使用tag的一些位与内存库 index做异或运算，这样就可以大大降低内存页交叉访问带来的 conflict miss，不同tag的相同内存库 index会被映射到不同的内存库中。
每个内存库都有一个行缓存，只要保证程序局部性存取的数据在不同行缓存中，这样就意味着行缓存的数据可以长时间存在，不同频繁的清空，当需要这些数据，直接从行缓存中读取到内存控制器就可以了。而程序的局部性并没有被破坏，仍然存在在一个DRAM page。
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张晓东
张晓东1982年在北京工业大学获电气工程学士学位，1989年在美国科罗拉多大学波德主校获计算机科学博士学位；获得博士学位之后一直在美国高校任教，先后任职于得克萨斯州圣安东尼奥分校、威廉玛丽学院、俄亥俄州立大学。2018年，张晓东卸任了担任长达12年的计算机科学与工程系主任一职。
此外，在2001到2004年间，张晓东在美国国家基金会（NSF）担任高性能计算与系统分部主任。他是《美国电气电子工程师学会并行和分布式系统期刊（IEEE Transactions on PDS）》的副主编，《美国电气电子工程师学会计算机期刊（IEEE Transactions on Computers）》、《美国电气电子工程师学会Micro 双月刊》和 《并行和分布式计算学报（Journal of Parallel and Distributed Computing）》的编委。
从上述经历也可以看出，他的研究方向是计算机和分布式系统中的数据和存储管理，在高性能和分布式系统领域里，针对几个重要基础研究问题取得了一系列开拓性的成果。
张晓东现为美国俄亥俄州立大学 Robert M. Critchfield 讲席教授，国际计算机学会（ACM）院士，电气电子工程师学会（IEEE）院士。被誉为公立常春藤的俄亥俄州立大学，是北美五大湖地区最顶尖的公立大学之一。
目前，他为本科二、三年级学生教授“计算机组织结构”。用他的话说，这门课是计算机科学的基础，主要讲“计算机的解剖”。
张晓东实验室研究得存储地址空间的转换方法（就是论文中提到的方法）已被使用在Sun Ultra Space商业处理器上和Sun的双核处理器上；Linux操作系统也正式采用了他主持研制的几个存储管理新技术。
参考资料：
https://mp.weixin.qq.com/s/BwNjKUuvmOY5BxhmVNHF1A
http://lzz5235.github.io/2015/07/04/drambank.html
https://www.microarch.org/tot/cfn.html
https://www.sigarch.org/other-announcements/2020-micro-test-of-time-awards-announced/?fbclid=IwAR2u_E5zvUamgUir3ctRnxnYup9_G92SGZc8YgGLYJsaAh0HtRBF2P7TPeU
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