基于Cache感知的自供能NVP系统备份方案的研究

发布时间：2021-04-02 12:16

　　近年来,随着物联网的迅速发展,许多新型的智能嵌入式设备应运而生,像智能可穿戴设备,人体植入医疗传感器等等逐渐进入人们的视线,不断影响着人们的生活。传统上,这些嵌入式设备大都采用电池供电的方式,但由于传统电池普遍存在体积和重量大,需要频繁充电等缺陷,给这些新型的嵌入式设备的发展带来了诸多挑战。为此,研究人员都在积极寻求更加合适的供电方式,来替代传统的电池供电,在所有可能的解决方案中,能量采集是满足这些新型的嵌入式设备的尺寸和功率要求的最有前途的技术之一。能量采集技术是从周围的环境中获得能量（比如太阳能、电磁辐射、热能等）,并通过使用一些能量转换技术对自身设备的电容进行充电,或在某些情况下对电子器件进行直接供电的技术[2]。这种供电方式,通常称之为自供能。它不仅解决了以可穿戴智能设备为代表的嵌入式系统需要频繁更换电池的问题,而且更加环保,因此能够提供更好的用户体验。但是,这种自供能供电方式也存在一个很大的缺点,就是能源的不稳定性[3]。这容易导致系统中的程序会被频繁中断。如果使用基于CMOS的易失性处理器,断电就会导致结果丢失,使得被中断的程序必须重新从头开始执行,这会带来巨大的能量开销,... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２在ＶＰ和ＮＶＰ上执行任务的区别??在自供能的ＮＶＰ系统设计中，最关键的就是ＮＶＰ系统的备份设计，以保证系??

传输延迟大，切换能耗大，以及系统的电源故障抵抗性弱。而Ｗａｎｇ，?Ｌｉｕ等［５］对??ＮＶＰ系统中的寄存器进行了分布式的非易失性存储研宄，提出了基于ＦｅＲＡＭ分??布式的非易失性触发器（ＮＶＦＦ），如下图，图２－１所示，左侧是标准的易失性的??触发器，右侧是非易失性存储介质ＦｅＲＡＭ。ＮＶＦＦ在正常工作中会作为标准的Ｄ??１０??

同时把该数据写入到Ｃａｃｈｅ中，以备ＣＰＵ下次访问。因此，Ｃａｃｈｅ未命中比Ｃａｃｈｅ??命中要多一次读内存操作和写Ｃａｃｈｅ操作，这导致两种操作所消耗的能量有很大??差异。下面通过一个例子，如图３－１所示，探讨一下Ｃａｃｈｅ的行为信息如何影响程??序的执行步长。??Ａｖａｉｌａｂｌｅ?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｅｉｎｓ＿ｍｉｓｓ?￡￣物＿?加?Ｅｂａｃｋｕｐ?ｐｅｒ?ｕｎｉｔ??３２?Ｍｏｄｅ，?１?０．２?１０???——－瞻麻謹＂Ｗ＊嘗一議一鼷?邐３??Ｓｉｚｅ（ｂａｃｋＵｐ）｜－Ｂ：｜?丨：丨?ｆ?丨：｜?：ｆ?｜?？??？？？＠？？？＠？？＠＠＠??Ａ?????？？？？？＞Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ??Ｉｎｓｔａｎｔ?Ｅｅｘｅｃｍ－１；?－３０；??Ｅｅｓｗｎｍｅｄ－３】??一?｝［?ｌｌ?Ｅｅｉｅｃｍ—?ｔ?Ｅｊｆｏｃ吨一２０；??Ｃａｃｈｅ－ｕｎａｗａｒｅ?ｔｅｊ?ｒ??■＾ｓ＾ｉｍｏｉｓｄ—心）??Ｃ—ｅ??０Ｅ〇ｅｃｍ?－８；?Ｅ石沉吨－２０；??Ｅ＾ｉｎｏｔｉｄ＾＾Ｓ??图３－１立即备份、无Ｃａｃｈｅ感知的备份和Ｃａｃｈｅ感知的备份的对比??其中，立即（Ｉｎｓｔａｎｔ）备份指当发生能量警告时，程序执行完当前指令，立刻??停止运行进行备份；无Ｃａｃｈｅ感知（Ｃａｃｈｅ－ｕｎｗａｒｅ）的备份指不区分Ｃ

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相变存储器的存储技术研究综述[J]. 冒伟,刘景宁,童薇,冯丹,李铮,周文,张双武.  计算机学报. 2015(05)



本文编号：3115264