文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
嵌入式系统中的低功耗可重构Cache的研究与设计
姓名:谈晓婷
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:陈进
20060101
上海交通大学硕士学位论文摘要
嵌入式系统中的低功耗可重构的研究与设计

摘要

当今嵌入式微处理器和 DSP 的设计中功耗已经成为至关重要的
设计因素其中片上 Cache 访问是嵌入式芯片功耗的一个主要来源
基于这一点本课题希望建立一种可重构 Cache 的结构能够根据程
序运行的状态自动调整结构从而降低整个系统的功耗
本文的研究方法是采用 SimpleScalar 仿真工具搭建了仿真平台
嵌入可重构 Cache 的模型然后在 ARM 指令集上对 Mibench 的
benchmark 程序进行仿真仿真数据结果根据建立的高效自动化功耗
分析平台来处理和分析
在研究方法的基础上本文提出了一种可重构 Cache 模型和动态
可重构算法 Cache 模型能够在程序运行过程中改变相联度和大小
动态可重构算法能够在运行时针对不同的应用程序对可重构 Cache 进
行配置本算法的特点是采用了动态阈值避免不必要的重构并采用
基于访问失效率的搜索方法减少重构过程本身的开销
为了验证可重构 Cache 模型和可重构算法对于系统功耗的影响
本文设计了以下几种实验方案 1 分析嵌入式应用环境下不同程序
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上海交通大学硕士学位论文摘要
采用固定 Cache 结构时的最佳结构作为下一步研究的基础 2 分析
不同重构粒度对于重构结果的影响并确定了在当前实验条件下的最
优重构粒度区间 3 对比固定的 Cache 结构没有采用搜索方法的动
态重构使用搜索方法的动态重构三种情况的结果
大量的仿真结果和数据统计表明本文的可重构 Cache 模型和动
态可重构算法能够显著地降低系统功耗同时搜索方法能够减少重
构开销进一步改善重构的性能

关键词可重构 Cache 动态重构低功耗嵌入式处理器计算机
体系结构

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上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
RESEARCH AND DESIGN OF A LOW-POWER
AND RECONFIGURABLE CACHE
IN EMBEDDED SYSTEM

ABSTRACT

Power consumption has e a major concern in modern
microprocessor design of embedded CPU and DSP cores, while Cache
access is one of the primary sources of power consumption. Therefore, we
want to present a reconfigurable cache which can adjust itself
automatically based on program running state and reduce the total power
consumption of the system.
Our research method is to integrate the reconfigurable cache model in
SimpleScalar, to run the benchmark with the ARM instruction set, and to
analyze the result on a highly putation and analysis
platform.
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上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
Based on the research method, this thesis introduced a
reconfigurable cache structure and a dynamic reconfigurable algorithm.
The size and the associativity of the cache architecture are reconfigurable,
while the algorithm can dynamically change the structure of the cache for
different applications. And the algorithm has tw