隨著集成電路制造工藝水平發(fā)展到深亞微米乃至超深亞微米階段,微處理器的功耗問題越來越嚴(yán)重,成為繼續(xù)提升微處理器性能的首要障礙。其中,漏流功耗逐漸超越動態(tài)功耗成為微處理器功耗的決定因素,漏流功耗的顯著增加不但導(dǎo)致能源消耗和制造成本增加,而且給微處理器工作的穩(wěn)定性和可靠性帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。片上Cache的漏流功耗是微處理器漏流功耗的主要組成部分,隨著工藝尺寸的縮小與片上Cache容量的不斷增加,降低片上Cache的漏流功耗成為降低微處理器漏流功耗的主要目標(biāo)。對于不斷突出的片上Cache漏流功耗問題,單純的工藝級和電路級低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)不能滿足片上Cache的功耗約束,需要從更高層次的體系結(jié)構(gòu)級考慮片上Cache漏流功耗優(yōu)化技術(shù)。本文分析了先前的體系結(jié)構(gòu)級Cache漏流控制和優(yōu)化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與不足,總結(jié)出體系結(jié)構(gòu)級Cache漏流功耗優(yōu)化的基本思路:在不顯著影響處理器性能的前提下,將Cache中更多的存儲單元轉(zhuǎn)換到低功耗狀態(tài)�；谠摶舅悸�,本文從漏流功耗的分布、Cache存儲層次的訪問特性、漏流功耗與動態(tài)功耗同時(shí)優(yōu)化、功耗與性能的平衡等多個(gè)角度出發(fā),將屬于不同存儲層次、采用不同低漏流Cache體... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

MOS管亞闌漏流隨閨值電壓的變化趨勢圖，.3MOS管亞闌漏流隨溫度的變化趨勢

一個(gè)大的存儲陣列被劃分為多個(gè)小的子陣列，每個(gè)子陣列通過獨(dú)自的預(yù)充邏輯進(jìn)行預(yù)充[‘70]。如圖2.9所示，在分子陣列的組相聯(lián)Cache中，每個(gè)子陣列都有獨(dú)自的地址譯碼與字線驅(qū)動第25頁

由于程序之間以及程序內(nèi)部的不同階段之間的Cache利用率不同，可變?nèi)萘緾ResizableCache)利用了Cache利用率隨程序的執(zhí)行而變化的特點(diǎn)，靜態(tài)或者動算應(yīng)用程序執(zhí)行過程中所需的Cache容量，通過使能或關(guān)閉部分Cache容量，達(dá)漏流功耗的目的�？勺�?nèi)萘緾ache需要使用一套監(jiān)視Cache容量需求變化的機(jī)制，是通過靜態(tài)或者動態(tài)地監(jiān)視Cache的性能做出對Cache工作集尺寸的估計(jì)，然后計(jì)結(jié)果決定是增加Cache容量還是減小Cache容量�？勺�?nèi)萘緾ache設(shè)計(jì)的關(guān)鍵:第一，Cache容量調(diào)整的粒度;第二，調(diào)整的策略，即確定何時(shí)進(jìn)行容量調(diào)整在分子陣列的組相聯(lián)Cache中，可以根據(jù)Cache的利用率關(guān)閉部分子陣列實(shí)he容量的調(diào)整�？勺�?nèi)萘緾ache的組織分為兩種，一種是組(set)可調(diào)【‘09]，種是路(way)可調(diào)[2，‘’9，’841。圖2.10是路可調(diào)的可變?nèi)萘緾ache體系結(jié)構(gòu)。Cache調(diào)整的粒度是路，每一路中的多個(gè)子陣列被同時(shí)調(diào)整。路掩碼(way一mask)允定路中的所有子陣列進(jìn)行使能或者關(guān)閉。路掩碼中的每一位代表一個(gè)Cache中的，為1則使能該路，為O則關(guān)閉該位。通過調(diào)整位掩碼，增加或者減少Cache中路的數(shù)目。組可調(diào)的可變?nèi)萘緾ache體系結(jié)構(gòu)與路可調(diào)的類似，使用了組set一mask)控制Cache以組為單位調(diào)整容量。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于語法樹的實(shí)時(shí)動態(tài)電壓調(diào)節(jié)低功耗算法[J]. 易會戰(zhàn),陳娟,楊學(xué)軍,劉喆.  軟件學(xué)報(bào). 2005(10)
[2]有效的低功耗編譯優(yōu)化方法:部件使用局部化[J]. 易會戰(zhàn),楊學(xué)軍.  軟件學(xué)報(bào). 2004(10)
[3]應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行低功耗狀態(tài)編碼[J]. 朱寧,周潤德,羊性滋.  電子學(xué)報(bào). 2000(08)

博士論文
[1]超深亞微米微處理器漏流功耗的體系結(jié)構(gòu)級優(yōu)化技術(shù)研究[D]. 張承義.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號：3357172