Cache低功耗技术研究及SimpleScalar模拟器分析

发布时间：2020-03-25 12:40

【摘要】： 近20年来片上集成度的急剧增加使得计算机系统的整体性能有了显著提高。与此同时，性能的提高却伴随着大量的能量消耗。Cache存储器在减小微处理器和主存之间的性能差距上起着关键作用，但同时它又是主要的耗能部件之一。针对计算机系统中Cache的功耗问题，人们设计了各种Cache的低功耗结构。动态低功耗自适应技术是目前研究比较多的一种体系结构级的低功耗技术，是一种硬件资源在程序运行中可动态配置的技术。硬件根据提示信息，不断调整自身的大小，使得在不损失性能或者性能损失很小的情况下，总是以最合适的或者相对合适的资源来服务于当前的应用。滑动Cache结构是一种基于动态低功耗自适应技术的Cache结构，不需要软件给出提示信息，通过设置固定的时间段，完全由硬件本身收集当前时间段的程序运行信息，并根据这些信息在时间段的末端动态决定下一个时间段硬件资源的最佳配置，节省功耗。本文主要对滑动Cache结构作了模拟实现，提出改进的策略：用Cache的失效率来决定滑动Cache被用作指令Cache还是数据Cache。通过理论分析和实验表明，采用滑动Cache结构能够在性能损失很小的情况下，降低Cache功耗；修改后的滑动Cache结构与修改前相比较，一级Cache的缺失率更小，总体功耗更低，分别降低了2.93％和3.48％。
【图文】：

流水线,寄存器重命名,分支指令,内蒙古大学

内蒙古大学硕士学位论文Figure3一 2sim一 outorderPIPeline图3一 2sim一outorder流水线1.Fetch段，这个段的任务是从指令Cache取指令并放人IFQ中，对于分支指令，还要访问分支预测器以确定下条指令内存地址。2.Dispatch段，这个阶段的任务是指令解码仿真，寄存器重命名，RUU/ISQ分配，将所有源操作数己准备好的指令放人RQ中。由于采用了指令驱动技术，模拟器可以判断指令是否处于误预测状态，对处于误预测状态的指令，仿真时其访存和写寄存器操作会映射到预测buffer中，而不会访问真正的物理寄存器和存储器。3.Issue&Exeoute阶段

比较图,缺失率,解释程序,一级

Figures一1theeomPareofdifferentsizeslidingCache图5一1不同大小滑动Cache比较图从表5一3中可以看到在滑动Cache为SKB时，，Lisp解释程序的一级Cache缺失率时上升了2.24%，而一级Caehe功耗降低了7.41%。Gee程序的一级Caehe缺失率比
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP332

【引证文献】