【摘要】：提出一種同時基于預知信息和預測機制的SDRAM新型動態(tài)頁策略。該策略可充分利用待處理訪存請求的地址信息,能對后續(xù)頁命中情況進行精確判斷;而當沒有待處理訪存請求可預知時,則利用所記錄的歷史信息對后續(xù)頁命中情況進行預測,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現(xiàn)代價很小。實驗證實三類主要的基于預知信息的動態(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,實際訪存帶寬可提升42%。其中,對于絕大多數(shù)測試激勵,同時基于預知信息和預測機制的新型動態(tài)頁策略的性能均為最優(yōu)或接近最優(yōu),適應范圍最廣。
【圖文】：

圖１ＳＤＲＡＭ頁打開策略和頁關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；其不足是當頁緩沖命中率較高時，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閉策略組成的動態(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，動態(tài)頁策略可分為兩類：一類是基于預測的頁策略，一類是基于預知信息的頁策略。在能夠獲知后續(xù)訪存請求的地址信息的條件下，基于預知信息的頁策略能夠更精確地對頁模式進行調(diào)度，，對訪存性能的優(yōu)化效果更為顯著。在無法獲知后續(xù)訪存請求的地址信息的條件下，若基于合適的預測機制對頁模式進行調(diào)度，則有可能獲得更好的優(yōu)化效果�？傊�，動態(tài)頁策略對于訪存延遲、訪存帶寬、主存系統(tǒng)功耗等都會產(chǎn)生顯著影響，有必要對其進行深入研究。３系統(tǒng)結構為了能對基于預知信息的動態(tài)頁策略進行系統(tǒng)的分析，本文設計并實現(xiàn)了一個能以較低的硬件代價同時支持六種頁策略的ＳＤＲＡＭ存儲控制器。該存儲控制器由以下幾個主要功能模塊構成：訪存請求緩沖、請求解析狀態(tài)機、數(shù)據(jù)寫入緩沖、數(shù)據(jù)讀出緩沖等。其中，訪存請求緩沖用于存放用戶訪存請求；請求解析狀態(tài)機則負責將訪存請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)，并在合適的時機將其送入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，本文設計并實現(xiàn)了一個能以較低的硬件代價同時支持六種頁策略的ＳＤＲＡＭ存儲控制器。該存儲控制器由以下幾個主要功能模塊構成：訪存請求緩沖、請求解析狀態(tài)機、數(shù)據(jù)寫入緩沖、數(shù)據(jù)讀出緩沖等。其中，訪存請求緩沖用于存放用戶訪存請求；請求解析狀態(tài)機則負責將訪存請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)，并在合適的時機將其送入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�？傮w結構如圖２所示。Ｆｉｇｕｒｅ２Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｅｍｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ圖２存儲控制器總體結構３．１請求解析狀態(tài)機請求解析狀態(tài)機是存儲控制器的核心模塊。該狀態(tài)機根據(jù)ＳＤＲＡＭ頁緩沖中的數(shù)據(jù)是否有效、訪存請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、預充電命令；然后，根據(jù)頁策略控制信息，決定是發(fā)送帶預充電功能的ＳＤＲＡＭ讀寫命令，還是發(fā)送不帶預充電功能的ＳＤＲＡＭ讀寫命令。請求解析狀態(tài)機的算法狀態(tài)圖如圖３所示。３．２頁策略控制信息的生成為了實現(xiàn)基于預知信息的ＳＤＲＡＭ動態(tài)頁策略，需要由訪存請求緩沖模塊向請求解析狀態(tài)機提供頁策略控制信息。該信息為位寬為１的控制位，當其取值為１時，表示需要采用頁打開策略；當其取值為０時，表示需要采用頁關閉策略。該控制位的取值可由所采用的頁策略、后續(xù)請求的頁命中情況動態(tài)確定。其生成邏輯的實現(xiàn)結構如圖４所示。在上述結構中，“非預知／預知”開關用于選擇２２１０ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｃｉ

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