可重構(gòu)Cache體系結(jié)構(gòu)和算法研究.pdf

1、在微處理器設(shè)計(jì)技術(shù)中，Cache體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)提高系統(tǒng)性能方面起著至關(guān)重要的作用。目前的研究顯示幾乎沒(méi)有一個(gè)Cache體系結(jié)構(gòu)適合所有的應(yīng)用。Cache體系結(jié)構(gòu)的性能在很大程度上受到了應(yīng)用程序的影響。 傳統(tǒng)Cache的參數(shù)是在綜合考慮基準(zhǔn)程序、工藝技術(shù)和成本基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)空間有極大的局限性，因此，對(duì)于某些程序這將會(huì)導(dǎo)致性能和功耗的非有效性?？芍貥?gòu)Cache具有許多可調(diào)整的配置，它可以隨程序特性的改變而動(dòng)態(tài)調(diào)整配置，在性能和功

2、耗上取得很大優(yōu)勢(shì)。然而，如何動(dòng)態(tài)調(diào)整可重構(gòu)Cache對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)仍然是個(gè)難點(diǎn)。 本文深入研究提出了一種新的可重構(gòu)Cache組織結(jié)構(gòu)，其大小和組相聯(lián)度可以通過(guò)配置寄存器，在程序運(yùn)行的時(shí)候加以配置，可以為每一個(gè)程序?qū)ｉT(mén)來(lái)配置性能優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，達(dá)到運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)高性能的目的。該可重構(gòu)Cache結(jié)構(gòu)，容量可以從2K到16K變化，組相聯(lián)度可以配置成直接映射、2路組相聯(lián)和4路組相聯(lián)。 本文還提出了一種有效的可重構(gòu)算法來(lái)提高存儲(chǔ)器系統(tǒng)

3、的性能。這種可重構(gòu)算法通過(guò)監(jiān)測(cè)可重構(gòu)Cache的行為、性能，以達(dá)到動(dòng)態(tài)重構(gòu)配置的目的。因此，它可以使可重構(gòu)Cache更加接近于優(yōu)化的硬件配置，并且優(yōu)化性能和功耗。 本文在ARM指令集上，對(duì)SPEC2000基準(zhǔn)測(cè)試程序進(jìn)行了仿真分析。 通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析和對(duì)比，為每一個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試程序找到了基于本文提出的可重構(gòu)Cache結(jié)構(gòu)的優(yōu)化的參數(shù)配置，來(lái)提高命中率和降低平均訪問(wèn)時(shí)間。比起傳統(tǒng)的固定參數(shù)的Cache結(jié)構(gòu)，可重構(gòu)Cach