基于路預測訪問的低功耗高速緩存設計研究.pdf

1、隨著智能手機、平板電腦等移動設備的盛行,低功耗已成為處理器必不可少的屬性,高速緩存作為處理器的主要功耗來源之一,其低功耗設計的需要日益突出。本文提出并研究了三種路預測訪問方案,以較少的附加資源,減少高速緩存訪問的功耗,同時降低帶來的性能損失。本文的主要研究內容和創(chuàng)新點包括:
　　 1、基于指令的高速緩存分類路預測。在充分研究各種指令和路預測信息源關系的基礎上,將指令根據(jù)所需預測源的不同進行劃分,并結合處理器不同流水線階段的指令信

2、息,從多個預測源中選取所需的預測路信息。之后研究程序中各種指令的比例,以較少的附加預測資源和性能損失節(jié)省較大的功耗,同時通過實驗分析各種預測源中資源與預測效率、功耗、性能之間的關系,以得到最佳的預測資源配置。該方案能夠很好的降低緩存功耗,但附加資源稍大,性能損失也較多。
　　 2、基于循環(huán)的高速緩存單路徑路預測。首先根據(jù)預測基于歷史的性質,分析了分類路預測的缺點,提出了基于循環(huán)的單路徑路預測。該方案以循環(huán)作為路預測開啟的先決條件

3、,只在遇到循環(huán)且該循環(huán)已被記錄的情況下,方才開啟路預測。之后通過實驗分析了單路徑路預測系統(tǒng)中資源分配與預測效率的關系,并證實了該預測方案亦能很好的降低緩存功耗,且附加資源和性能損失皆大幅下降。
　　 3、基于循環(huán)的高速緩存多路徑路預測。通過在循環(huán)中使用多個路徑的方法,解決了循環(huán)中因分支指令存在而造成的多個路徑之間相互沖突的現(xiàn)象,并分析程序中分支指令與循環(huán)的數(shù)量,提出最佳的路徑個數(shù),并通過實驗驗證在資源足夠的情況下,相同資源配置的