HW prefetcher之CDP(Content-Directed Data Prefetching)

CDP是Content-Directed Data Prefetching的缩写，它基于Robert Cooksey和Stephan Jourdan提出的"Stateless, Content-Directed Data Prefetching Mechanism"论文实现。是一种内容导向的数据预取机制，CDP通过分析内存中的数据内容来识别可能的指针，当识别到指针时，它会预取指针指向的内存地址。CDP使用VPN表和过滤表来提高预取的准确性和效率，并通过自适应机制来调整预取策略。这种方法特别适合处理链表、树等指针密集型数据结构。

以香山GEM5代码为例，可参考

https://github.com/OpenXiangShan/GEM5/blob/xs-dev/src/mem/cache/prefetch/cdp.cc

CDP prefetcher由两个主要文件组成：

1. src/mem/cache/prefetch/cdp.hh - 头文件，定义了CDP类及其相关的数据结构和方法

2. src/mem/cache/prefetch/cdp.cc - 实现文件，包含了CDP类方法的具体实现

# CDP类的结构

CDP类继承自Queued类。

1. 内部定义了以下嵌套类：

SubVpnEntry：管理单个VPN子条目
VpnEntry：管理VPN条目，包含多个SubVpnEntry
VpnTable：管理VPN表，使用AssociativeSet实现
FilterTableEntry：过滤表条目
CDPStats：统计信息收集类，收集各种统计信息，如预取触发次数、命中率等

VpnTable ├── VpnEntry │   ├── SubVpnEntry │   ├── SubVpnEntry │   └── ... └── VpnEntry     ├── SubVpnEntry     ├── SubVpnEntry     └── ...

2. 主要成员变量：

Table：VPN表，用于跟踪页面访问模式
filterTable：过滤表，用于减少不必要的预取
pfLRUFilter：使用LRU策略的预取过滤器
各种配置参数：enableCoordinate, depth_threshold, degree, throttle_aggressiveness等

重点是通过类VpnTable和FilterTableEntry定义了两个Table，Table 和 filterTable。在该算法中，Table 和 filterTable 用于跟踪和过滤预取内存访问的数据结构。

Table	功能
Table	用于跟踪每个 VpnEntry内 SubVpnEntry（虚拟页号）的引用计数和热度。它用于识别内存访问模式并预测未来的内存访问。 每当发生内存访问时(load/store/refill)，Table 都会更新，并有助于根据观察到的访问模式确定是否触发预取。
filterTable	用于过滤不必要的预取请求。它通过跟踪先前预取的准确性来帮助减少预取次数。 生成预取请求时，将参考 filterTable 来确定是否应过滤该预取请求。 如果预取请求通过了过滤，则会将其添加到地址向量中以供进一步处理。 filterTable 会根据预取的准确性进行更新，并通过避免不必要的预取来提高预取机制的有效性。

3. 主要方法：

calculatePrefetch：计算预取地址
notifyFill：在缓存填充时通知预取器
notifyWithData：处理带有数据的通知
pfHitNotify：处理预