嵌入式系統(tǒng)中低功耗可重構(gòu)Cache分析與設(shè)計(jì).pdf

1、電子工藝技術(shù)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(dǎo)致芯片升溫，降低芯片的穩(wěn)定性，而且也增加了芯片的設(shè)計(jì)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(wèn)頻繁等特性，使之成為處理器芯片功耗的主要來(lái)源，因此設(shè)計(jì)低功耗Cache結(jié)構(gòu)能有效地降低處理器整體功耗，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的性能提高有重大意義。本文針對(duì)嵌入式系統(tǒng)環(huán)境，提出了兩種改進(jìn)

2、的可重構(gòu)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(duì)Cache性能影響的基礎(chǔ)上，提出了一種降維可重構(gòu)Cache算法。該算法根據(jù)Cache結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)不同應(yīng)用程序影響的權(quán)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(lái)進(jìn)行Cache參數(shù)配置;其次，算法將對(duì)檢索效果進(jìn)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(dòng)態(tài)調(diào)整閥值，

3、朝失效率減少的方向搜索最優(yōu)Cache結(jié)構(gòu)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)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(gòu)Cache算法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于指令工作集的可重構(gòu)Cache算法。該算法通過(guò)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(shí)，通過(guò)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(yù)重構(gòu)Cache，若程序仍然處于不穩(wěn)定狀態(tài)，則從當(dāng)前狀態(tài)以降維重構(gòu)的方