试析基于tournament caching的低功耗动态可重构cache研究

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1、湖南大学硕士学位论文基于TournamentCaching的低功耗动态可重构Cache研究姓名：苏小昆申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：赵欢20090511皋丁ToIlrnamentcaching的低功耗动态可蕈构cache研究摘要在当代计算机系统中，处理器的速度远远高于存储器的速度。Cache技术是提高数据访问性能的经典技术，在计算机系统的性能优化中发挥了重要的作用，但Cache同时也占据了计算机系统的大部分功耗。研究高性能和低功耗的Cache，对于计算机系统，特别是嵌入式系统，有重要意义。本文主要从动态可重构的角度研究嵌入式系统中Cache低功耗技术，分析了已有的高性能低

2、功耗Cache技术的不足，重点介绍了一种动态可重构Cache设计技术Toumamentcaching，在此基础上提出了两种低功耗动态可重构cache模型。第一种是适用于L1I．Cache的不定路数变化的竞争Cache，该Cache模型对ToumamentCaching的调度策略进行了优化，并且在Cache的运行过程中相联度能够在1，2或4路之间变化，能够更快的适应程序运行时Cache最优参数配置的需要，从而进一步降低Cache的功耗。第二种是适用于L2Cache的快速自适应竞争Cache，该Cache模型基于L2Cache容量大，功耗消耗多的特点，并且结合不定路数变化的竞争Cache的优点

3、，相对传统组相联的L2Cache，能够明显降低功耗。本文采用体系结构建模仿真工具Simplescalar和、№ttch搭建仿真平台，并在其中嵌入本文所提出的两种动态可重构Cache模型，然后在ARM指令集上，对Mibench的benchmark标准测试程序进行仿真。实验结果表明，相对TournameCaching，不定路数变化的竞争Cache能够进一步降低20％的功耗，而延迟只增加了O．6％；相对传统组相联的L2Cache，快速自适应竞争Cache能够平均降低将近50％的功耗，而延迟只增加了O．57％。关键词：低功耗；动态可重构；Cache；不定路数变化；快速自适应II硕上学位论文Abst

4、ractInmoderncomputersystemarchitecture，CPU’Sspeedismuchfasterthanthememory．Cacheisaclassicaltechniqueforspeedupthedataaccess．Itcanbridgegapbetweenhigh—speedprocessorsandlow-speedmainmemory．Ithasappliedinmanyaspectsofconlputertechnique，buthighperf．omanceCachedissipatessignificantenergyofCPU．Therese

5、archofhighperf

6、omanceandlowpowerCachehassignificantmeansforthecomputersystem，especiallyfortheembeddedsystem．ThethesismakesadeepinvestigationintoCachelow-powertechnologyofEmbeddedSystemfromtheperspectiveofdynamiclyreconf；igurable，followedbyanalyzingtheshortcomingsofexistingCachetechnologyofhighperf

7、．o彻anceandlowpower，andthenfocusesonToumamentCaching，aCachedesigntechnologyofdynamiclyreconl：igurable．Onthisbasis，weproposetwoCachemodeloflowpowerdynamiclyrecon行gurable．Indefinite、ⅣayChangingCachewithT．ournamentCachingisfirstproposedf．orL1I—Cache，theCachemodeoptimizedtheschedulingstrategyofTbumamen

8、tCachingandcanchangetheassociatedegreeofCachebetween1，2or4whentheCacheisrunning，itcanfastlyadapttotheoptimalCacheparametersneedsofprogramrun．time，soitcanfurtherreducethepowerconsumptionofCache．TheotherCachemodeli