嵌入式系統(tǒng)中低功耗可重構Cache分析與設計.pdf

1、電子工藝技術的迅猛發(fā)展大大提高了處理器的集成度和工作速度，雖然性能得到大幅度的提升，但處理器功耗也迅速增加。功耗增加不僅導致芯片升溫，降低芯片的穩(wěn)定性，而且也增加了芯片的設計難度和縮短了芯片壽命。Cache作為處理器重要的組成部分，由于其需要具備容量大、速度快、訪問頻繁等特性，使之成為處理器芯片功耗的主要來源，因此設計低功耗Cache結構能有效地降低處理器整體功耗，對嵌入式系統(tǒng)的性能提高有重大意義。本文針對嵌入式系統(tǒng)環(huán)境，提出了兩種改進

2、的可重構Cache低功耗算法。本文的主要工作成果如下:
　　 (1)綜合考慮容量與相聯(lián)度對Cache性能影響的基礎上，提出了一種降維可重構Cache算法。該算法根據(jù)Cache結構參數(shù)對不同應用程序影響的權值大小不同，先確定容量最優(yōu)解，再確定相聯(lián)度最優(yōu)解的檢索順序來進行Cache參數(shù)配置;其次，算法將對檢索效果進行判斷，若檢索效果不佳，則繼續(xù)采用先確定相聯(lián)度最優(yōu)解后確定容量最優(yōu)解的檢索順序，若程序仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，則動態(tài)調整閥值，

3、朝失效率減少的方向搜索最優(yōu)Cache結構。仿真實驗結果表明，該算法能有效地降低Cache失效率和減少Cache能耗損失。
　　 (2)在降維可重構Cache算法的基礎上，提出了一種基于指令工作集的可重構Cache算法。該算法通過記錄高頻出現(xiàn)的程序段指令工作集簽名及其最佳Cache配置參數(shù)，若程序發(fā)生變化時，通過分析比較程序段指令工作集簽名，采用特征值匹配的方法預重構Cache，若程序仍然處于不穩(wěn)定狀態(tài)，則從當前狀態(tài)以降維重構的方