【摘要】：提出一種同時(shí)基于預(yù)知信息和預(yù)測(cè)機(jī)制的SDRAM新型動(dòng)態(tài)頁策略。該策略可充分利用待處理訪存請(qǐng)求的地址信息,能對(duì)后續(xù)頁命中情況進(jìn)行精確判斷;而當(dāng)沒有待處理訪存請(qǐng)求可預(yù)知時(shí),則利用所記錄的歷史信息對(duì)后續(xù)頁命中情況進(jìn)行預(yù)測(cè),以最大程度地選擇最合適的頁策略。分析證明該策略的硬件實(shí)現(xiàn)代價(jià)很小。實(shí)驗(yàn)證實(shí)三類主要的基于預(yù)知信息的動(dòng)態(tài)頁策略之間的性能差異較小,均能獲得較理想的訪存帶寬,最好情況下,實(shí)際訪存帶寬可提升42%。其中,對(duì)于絕大多數(shù)測(cè)試激勵(lì),同時(shí)基于預(yù)知信息和預(yù)測(cè)機(jī)制的新型動(dòng)態(tài)頁策略的性能均為最優(yōu)或接近最優(yōu),適應(yīng)范圍最廣。
【圖文】：

圖１ＳＤＲＡＭ頁打開策略和頁關(guān)閉策略的訪存命令序列圖Ｆｉｇｕｒｅ１ＳＤＲＡＭｃｏｍｍａｎｄｓｅｑｕｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｐａｇｅｏｐｅｎ／ｃｌｏｓｅｐｏｌｉｃｙ其好處是訪存延遲、訪存帶寬不受頁命中率高低的影響；其不足是當(dāng)頁緩沖命中率較高時(shí)，無法使訪存延遲、訪存帶寬最優(yōu)化。２．２研究目的無論固定采用頁打開策略，還是固定采用頁關(guān)閉策略，都無法使訪存性能在各類情況下均獲得最優(yōu)。因此，根據(jù)訪存行為的特征，混合使用頁打開和頁關(guān)閉策略組成的動(dòng)態(tài)頁策略，是提升系統(tǒng)訪存性能的有效手段之一。根據(jù)策略選擇依據(jù)的不同，動(dòng)態(tài)頁策略可分為兩類：一類是基于預(yù)測(cè)的頁策略，一類是基于預(yù)知信息的頁策略。在能夠獲知后續(xù)訪存請(qǐng)求的地址信息的條件下，基于預(yù)知信息的頁策略能夠更精確地對(duì)頁模式進(jìn)行調(diào)度，，對(duì)訪存性能的優(yōu)化效果更為顯著。在無法獲知后續(xù)訪存請(qǐng)求的地址信息的條件下，若基于合適的預(yù)測(cè)機(jī)制對(duì)頁模式進(jìn)行調(diào)度，則有可能獲得更好的優(yōu)化效果�？傊�，動(dòng)態(tài)頁策略對(duì)于訪存延遲、訪存帶寬、主存系統(tǒng)功耗等都會(huì)產(chǎn)生顯著影響，有必要對(duì)其進(jìn)行深入研究。３系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了能對(duì)基于預(yù)知信息的動(dòng)態(tài)頁策略進(jìn)行系統(tǒng)的分析，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)能以較低的硬件代價(jià)同時(shí)支持六種頁策略的ＳＤＲＡＭ存儲(chǔ)控制器。該存儲(chǔ)控制器由以下幾個(gè)主要功能模塊構(gòu)成：訪存請(qǐng)求緩沖、請(qǐng)求解析狀態(tài)機(jī)、數(shù)據(jù)寫入緩沖、數(shù)據(jù)讀出緩沖等。其中，訪存請(qǐng)求緩沖用于存放用戶訪存請(qǐng)求；請(qǐng)求解析狀態(tài)機(jī)則負(fù)責(zé)將訪存請(qǐng)求緩沖的模塊依次取出，并將其翻譯成ＳＤＲＡＭ命令序列；數(shù)據(jù)寫入緩沖，用于接收用戶數(shù)據(jù)，并在合適的時(shí)機(jī)將其送入ＳＤＲＡＭ；數(shù)據(jù)讀出緩沖，用于接收來自ＳＤＲＡＭ的數(shù)據(jù)，并將其以約定的

統(tǒng)的分析，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)能以較低的硬件代價(jià)同時(shí)支持六種頁策略的ＳＤＲＡＭ存儲(chǔ)控制器。該存儲(chǔ)控制器由以下幾個(gè)主要功能模塊構(gòu)成：訪存請(qǐng)求緩沖、請(qǐng)求解析狀態(tài)機(jī)、數(shù)據(jù)寫入緩沖、數(shù)據(jù)讀出緩沖等。其中，訪存請(qǐng)求緩沖用于存放用戶訪存請(qǐng)求；請(qǐng)求解析狀態(tài)機(jī)則負(fù)責(zé)將訪存請(qǐng)求緩沖的模塊依次取出，并將其翻譯成ＳＤＲＡＭ命令序列；數(shù)據(jù)寫入緩沖，用于接收用戶數(shù)據(jù)，并在合適的時(shí)機(jī)將其送入ＳＤＲＡＭ；數(shù)據(jù)讀出緩沖，用于接收來自ＳＤＲＡＭ的數(shù)據(jù)，并將其以約定的格式送回用戶。總體結(jié)構(gòu)如圖２所示。Ｆｉｇｕｒｅ２Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｅｍｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ圖２存儲(chǔ)控制器總體結(jié)構(gòu)３．１請(qǐng)求解析狀態(tài)機(jī)請(qǐng)求解析狀態(tài)機(jī)是存儲(chǔ)控制器的核心模塊。該狀態(tài)機(jī)根據(jù)ＳＤＲＡＭ頁緩沖中的數(shù)據(jù)是否有效、訪存請(qǐng)求地址是否命中頁緩沖等信息，決定是否在ＳＤＲＡＭ讀寫命令之前發(fā)送激活命令、預(yù)充電命令；然后，根據(jù)頁策略控制信息，決定是發(fā)送帶預(yù)充電功能的ＳＤＲＡＭ讀寫命令，還是發(fā)送不帶預(yù)充電功能的ＳＤＲＡＭ讀寫命令。請(qǐng)求解析狀態(tài)機(jī)的算法狀態(tài)圖如圖３所示。３．２頁策略控制信息的生成為了實(shí)現(xiàn)基于預(yù)知信息的ＳＤＲＡＭ動(dòng)態(tài)頁策略，需要由訪存請(qǐng)求緩沖模塊向請(qǐng)求解析狀態(tài)機(jī)提供頁策略控制信息。該信息為位寬為１的控制位，當(dāng)其取值為１時(shí)，表示需要采用頁打開策略；當(dāng)其取值為０時(shí)，表示需要采用頁關(guān)閉策略。該控制位的取值可由所采用的頁策略、后續(xù)請(qǐng)求的頁命中情況動(dòng)態(tài)確定。其生成邏輯的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖４所示。在上述結(jié)構(gòu)中，“非預(yù)知／預(yù)知”開關(guān)用于選擇２２１０ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｃｉ

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