在最新的嵌入式處理器中,片上存儲(chǔ)器的功耗（主要是片上Cache）達(dá)到總功耗的50%左右。有效的降低這部分的功耗,對(duì)整個(gè)處理器芯片的低功耗設(shè)計(jì)有著重大的意義。然而,Cache的改變對(duì)系統(tǒng)功耗的影響是復(fù)雜的,需要整體考慮改變Cache結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的影響。本文嘗試從體系結(jié)構(gòu)方面來進(jìn)行研究,以達(dá)到降低功耗的目的。首先,本文分析了Cache的各個(gè)設(shè)計(jì)要素,針對(duì)低功耗的要求選取了兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)（容量、相聯(lián)度）作為可重構(gòu)Cache的重構(gòu)參數(shù),并且確立了本文采用的可重構(gòu)Cache的基本結(jié)構(gòu)。隨后根據(jù)當(dāng)前的主流應(yīng)用為該Cache設(shè)定了一個(gè)具有代表性的工作參考系統(tǒng)。使用SimpleScalar工具進(jìn)行了仿真�；趯�(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的研究與分析,本文設(shè)定了三種重構(gòu)策略,其實(shí)現(xiàn)難易程度、靈活性與適用范圍各有不同,分別稱之為static、segment以及dynamic。Static重構(gòu)主要以應(yīng)用程序?yàn)閱挝?設(shè)定合適的Cache結(jié)構(gòu);Segment重構(gòu)則以程序運(yùn)行的不同片段為單位,根據(jù)各個(gè)階段的特性設(shè)定合適的Cache結(jié)構(gòu),適用于運(yùn)行程序類型較為集中的嵌入式系統(tǒng);Dynamic重構(gòu),則是通過實(shí)時(shí)監(jiān)測應(yīng)用程序的... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Cache的映射方式

圖 5-1 Cache 功耗分析模型Figure 5-1 Power analysis model of Cache動(dòng)態(tài)功耗來自對(duì)負(fù)載電容的充放電效應(yīng)，翻轉(zhuǎn)時(shí)的能耗按照以下公式計(jì)算。2DD L DD0 1E C V P→= × ×這里 C 是器件的電容負(fù)載，DDV 是翻轉(zhuǎn)電壓值，0 1P→則是翻轉(zhuǎn)的概率。CACTI 根據(jù)其使用的 Cache 分析模型，分別建模各級(jí)的負(fù)載電容，計(jì)算各級(jí)功耗，最后將各個(gè)部分的總和作為整個(gè) Cache 的功耗。5.1.2 Cache 功耗組成分析本文按照以下方式建模可重構(gòu) Cache 的功耗：根據(jù) CACTI 其使用的 Cache析模型，對(duì)應(yīng)每個(gè)組成部分的晶體管級(jí)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算出可重構(gòu) Cache 各個(gè)部分的電值并計(jì)算功耗，最后將各個(gè)部分的總和作為整個(gè) Cache 的功耗。數(shù)值參考 CACT

照這個(gè)結(jié)構(gòu)模型分析組相聯(lián) Cache 結(jié)構(gòu)的功耗組成，主要有下列部DDRESS DECODER)；字線（Wordline），分別包括 data 和 tag arre），分別包括 data 和 tag array；讀出放大器（SenseAmplifiers），分別rray；比較器 (Comparator)；輸出驅(qū)動(dòng)電路（Output Drivers），包括 信號(hào)輸出；選擇器(Mux Drivers )。的一個(gè) 64k2 路組相聯(lián)的 Cache 經(jīng)過這樣的功耗分析模型可以得到圖 5-2。


本文編號(hào)：3287845