随着集成电路工艺的发展,片上多核处理器技术也将趋于成熟,目前因为多核处理器在多任务处理、高性能计算等方面有着显著优势而被广泛应用到服务器中,并且在一些新兴领域如科学计算、生物研究、结构仿真、纳米工艺等逐渐受到青睐。然而存在一些制约多核处理器性能提高的因素,如最近矛盾越来越尖锐的存储墙问题,即处理器的运行速度的增幅远远高于存储器读写的增长速度。而Cache作为处理器核心从内存存取数据的第一驿站,其高效的管理策略对缓解存储墙问题提高CMP系统的整体性能起着至关重要的作用。针对CMP中共享Cache的划分及替换,本文提出一种FPRO方法。FPRO方法包括提出的基于公平性与吞吐率的共享Cache划分和提出的共享Cache替换策略DLRU。对于提出的共享Cache划分,以L2 Cache在共享和独占情况下的缓存失效率比值为第一评价标准,并以CMP系统吞吐率为第二评价标准,通过初始化、借贷、偿还三个阶段对共享Cache进行动态划分,实现了共享Cache划分公平性并兼顾了系统吞吐率。对于提出的共享Cache替换算法DLRU,通过插入策略、提升策略和逐出策略三大策略完成数据块的换入换出,其中插入策略和提升策略是对替换算法LRU的改进优化。在插入策略中,通过设置PMRU位完成数据块的首次插入;在提升策略中,对共享Cache中的数据块属性进行共享数据块和私有数据块区分,设置不同的优先级进行区别对待,以此尽可能延长共享数据在Cache空间中的驻留时间。DLRU算法有效减少了低频数据块在Cache空间中的驻留时间,避免了Cache空间浪费。最后,在仿真平台上进行实验,用M5模拟器及基准测试程序进行测试,从系统吞吐率、Cache缺失率、加权加速比以及系统公平性四个方面对实验结果进行统计分析,实验结果表明,本文提出的基于公平性与吞吐率的共享Cache划分结合DLRU替换策略在一定程度上提高了系统的访存性能。