【摘 要】
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随着深亚微米技术的不断发展,在单个芯片上集成一个系统成为可能,集成电路已进入SoC时代.面对复杂的SoC设计问题,诞生了基于可复用的IP芯核技术及基于SoC平台设计方法.该课题
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随着深亚微米技术的不断发展,在单个芯片上集成一个系统成为可能,集成电路已进入SoC时代.面对复杂的SoC设计问题,诞生了基于可复用的IP芯核技术及基于SoC平台设计方法.该课题的研究内容就是扩充cache微体系结构设计研究以及32位嵌入式微处理器的设计.该论文从增强cache块局部性入手,进行了局部性定理的细粒度分析,并分析了数据读写指令对数据cache的影响,在此基础上详细分析了目前被广泛研究的无通道扩充cache方案-NTS cache的结构及原理,然后提出一个基于NTS cache的改进方案-选择性冲突分流cache设计方案.该方案利用历史表充分监测cache中数据块局部性,有选择性地进行数据块的分配及替换,一方面通过非时间局部性数据块的选择性填充以减少数据块非时间局部性冲突,另一方面通过使时间局部性数据块延长其cache生命期在一定程度上减少时间局部性冲突的方法,减小了直接映象cache缺失率中占主要比例的冲突缺失,提高了命中率,并且硬件开销与类似结构的NTS cache方案相比有所降低.最后,该论文进行了基于一个32位SPARC整数单元的嵌入式微处理器的设计.在对前面提出的高性能cache结构设计方案进行性能对比的基础上,提出将CP cache做为片上cache的方案.并在设计过程中,针对SPARC IU缺失时序的特点,采用了增加填充缓冲器减少缺失损耗的方法.通过上述设计考虑,提高了嵌入式微处理器的系统性能.
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