嵌入式系统中低功耗可重构Cache的分析与研究
发布时间：2021-07-17 08:46
在最新的嵌入式处理器中,片上存储器的功耗（主要是片上Cache）达到总功耗的50%左右。有效的降低这部分的功耗,对整个处理器芯片的低功耗设计有着重大的意义。然而,Cache的改变对系统功耗的影响是复杂的,需要整体考虑改变Cache结构对整个存储系统的影响。本文尝试从体系结构方面来进行研究,以达到降低功耗的目的。首先,本文分析了Cache的各个设计要素,针对低功耗的要求选取了两个结构参数（容量、相联度）作为可重构Cache的重构参数,并且确立了本文采用的可重构Cache的基本结构。随后根据当前的主流应用为该Cache设定了一个具有代表性的工作参考系统。使用SimpleScalar工具进行了仿真。基于对国内外相关文献的研究与分析,本文设定了三种重构策略,其实现难易程度、灵活性与适用范围各有不同,分别称之为static、segment以及dynamic。Static重构主要以应用程序为单位,设定合适的Cache结构;Segment重构则以程序运行的不同片段为单位,根据各个阶段的特性设定合适的Cache结构,适用于运行程序类型较为集中的嵌入式系统;Dynamic重构,则是通过实时监测应用程序的...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Cache的映射方式
图 5-1 Cache 功耗分析模型Figure 5-1 Power analysis model of Cache动态功耗来自对负载电容的充放电效应，翻转时的能耗按照以下公式计算。2DD L DD0 1E C V P→= × ×这里 C 是器件的电容负载，DDV 是翻转电压值，0 1P→则是翻转的概率。CACTI 根据其使用的 Cache 分析模型，分别建模各级的负载电容，计算各级功耗，最后将各个部分的总和作为整个 Cache 的功耗。5.1.2 Cache 功耗组成分析本文按照以下方式建模可重构 Cache 的功耗：根据 CACTI 其使用的 Cache析模型，对应每个组成部分的晶体管级实现，计算出可重构 Cache 各个部分的电值并计算功耗，最后将各个部分的总和作为整个 Cache 的功耗。数值参考 CACT
照这个结构模型分析组相联 Cache 结构的功耗组成，主要有下列部DDRESS DECODER)；字线（Wordline），分别包括 data 和 tag arre），分别包括 data 和 tag array；读出放大器（SenseAmplifiers），分别rray；比较器 (Comparator)；输出驱动电路（Output Drivers），包括 信号输出；选择器(Mux Drivers )。的一个 64k2 路组相联的 Cache 经过这样的功耗分析模型可以得到图 5-2。
本文编号：3287845
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Cache的映射方式
图 5-1 Cache 功耗分析模型Figure 5-1 Power analysis model of Cache动态功耗来自对负载电容的充放电效应，翻转时的能耗按照以下公式计算。2DD L DD0 1E C V P→= × ×这里 C 是器件的电容负载，DDV 是翻转电压值，0 1P→则是翻转的概率。CACTI 根据其使用的 Cache 分析模型，分别建模各级的负载电容，计算各级功耗，最后将各个部分的总和作为整个 Cache 的功耗。5.1.2 Cache 功耗组成分析本文按照以下方式建模可重构 Cache 的功耗：根据 CACTI 其使用的 Cache析模型，对应每个组成部分的晶体管级实现，计算出可重构 Cache 各个部分的电值并计算功耗，最后将各个部分的总和作为整个 Cache 的功耗。数值参考 CACT
照这个结构模型分析组相联 Cache 结构的功耗组成，主要有下列部DDRESS DECODER)；字线（Wordline），分别包括 data 和 tag arre），分别包括 data 和 tag array；读出放大器（SenseAmplifiers），分别rray；比较器 (Comparator)；输出驱动电路（Output Drivers），包括 信号输出；选择器(Mux Drivers )。的一个 64k2 路组相联的 Cache 经过这样的功耗分析模型可以得到图 5-2。
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