高性能嵌入式CPU旁路轉(zhuǎn)換單元設(shè)計(jì).pdf

1、隨著嵌入式微處理器逐漸廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)與生活中的各個(gè)方面，性能與功耗成為嵌入式徽處理器設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，而旁路轉(zhuǎn)換緩沖單元在嵌入式徽處理器的這兩個(gè)指標(biāo)上中有重要作用，因此旁路轉(zhuǎn)換單元的研究對嵌入式處理器的設(shè)計(jì)有重要意義。本文以杭州中天微系統(tǒng)公司的CK510系列高性能嵌入式處理器以及其仿真平臺(tái)為研究基礎(chǔ)，重點(diǎn)圍繞高性能嵌入式處理器旁路轉(zhuǎn)換單元展開研究。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下內(nèi)容:
　　1.提出一種基于連續(xù)頁面合并回收的旁路轉(zhuǎn)

2、換技術(shù)?；诔绦蜻B續(xù)頁面分配訪問的局部性特征，通過分析基準(zhǔn)測試程序的行為，提出一種適用于高性能嵌入式處理器的基于連續(xù)頁面合并回收的TLB地址映射方法。該方法的主要思想為在基于兩路組相聯(lián)結(jié)構(gòu)的MainTLB基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)用于合并回收頁面的RTLB，來存放由于兩路組相連造成的沖突導(dǎo)致被替換的舊表項(xiàng)，同時(shí)合并可以合并的表項(xiàng)，在以后需要該舊表項(xiàng)時(shí)不需要重新查找頁表，可以快速獲得。選取EEMBC中的一些應(yīng)用程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示本文的TLB

3、在缺失率上有顯著提高。在對RTLB的替換策略選擇上可以采用LRU或者FIFO兩種方式，并對這兩種方式的硬件實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)說明，并進(jìn)行了不同替換策略、表項(xiàng)數(shù)目的實(shí)驗(yàn)研究。
　　2.提出一種基于連續(xù)頁面合并以及PTE基址緩存的硬件載入技術(shù)。對TLB訪問時(shí)間分析得知硬件載入時(shí)間在整個(gè)TLB訪問過程總時(shí)間中占有巨大比例，提出對硬件載入改進(jìn)的兩種方法，分別是:a）合并MainTLB中物理頁號、虛擬頁號均連續(xù)的兩個(gè)表項(xiàng)，擴(kuò)大了MainTLB容量