基于路預(yù)測(cè)訪問的低功耗高速緩存設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)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(shè)計(jì)的需要日益突出。本文提出并研究了三種路預(yù)測(cè)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(shí)降低帶來的性能損失。本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　 1、基于指令的高速緩存分類路預(yù)測(cè)。在充分研究各種指令和路預(yù)測(cè)信息源關(guān)系的基礎(chǔ)上,將指令根據(jù)所需預(yù)測(cè)源的不同進(jìn)行劃分,并結(jié)合處理器不同流水線階段的指令信

2、息,從多個(gè)預(yù)測(cè)源中選取所需的預(yù)測(cè)路信息。之后研究程序中各種指令的比例,以較少的附加預(yù)測(cè)資源和性能損失節(jié)省較大的功耗,同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)分析各種預(yù)測(cè)源中資源與預(yù)測(cè)效率、功耗、性能之間的關(guān)系,以得到最佳的預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)。首先根據(jù)預(yù)測(cè)基于歷史的性質(zhì),分析了分類路預(yù)測(cè)的缺點(diǎn),提出了基于循環(huán)的單路徑路預(yù)測(cè)。該方案以循環(huán)作為路預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)。之后通過實(shí)驗(yàn)分析了單路徑路預(yù)測(cè)系統(tǒng)中資源分配與預(yù)測(cè)效率的關(guān)系,并證實(shí)了該預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)。通過在循環(huán)中使用多個(gè)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(gè)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(gè)數(shù),并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在資源足夠的情況下,相同資源配置的