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内存系统性能存在不确定性。内存系统带宽压力较大时，内存系统排队延迟占据访存延迟绝大部分。内存系统排队延迟取决于访存请求到达速率和内存命令处理速率。内存命令处理速率是影响内存系统性能的关键因素。为从理论上分析内存系统结构特性和应用程序访存特性对内存系统性能的影响，简化内存系统性能分析过程，帮助系统结构设计者发现内存系统的性能瓶颈所在，提出一种基于排队论的内存系统模型。结合内存芯片结构特性，该内存系统模型将应用程序访存特性按照带宽需求、页命中率、读写切换率和Bank级并行性进行分类。经在受限随机平台和多核处理器平台上验证，该模型有较高的精确度。根据模型分析结果，提出一系列内存系统优化策略，并应用于多核处理器的内存系统设计。