低功耗高速缓存无效缓存路访问混合过滤机制研究

摘要

近年来,功耗是处理器设计领域的关键问题之一.由于片上缓存占有了越来越多的CPU 芯片面积和功耗,本文提出了通过过滤不必要的缓存路访问来降低缓存动态功耗的方法.方法包括采用无效访问过滤器(Invalid Filter)来消除对含无效数据块的缓存路的访问;采用指令数据访问过滤器(I/D Filter)来消除对与访问类型(指令或数据)不匹配的数据块所在的缓存路的访问;以及采用tag低位过滤器(Tag-2 Filter)来消除对tag 低位不匹配的数据块所在的缓存路的访问.本文提出将以上三种方法合并,称为Invalid+I/D+Tag-2 Filter,以期取得更好的效果.实验表明,与Invalid+I/D Filter 相比,Invalid+I/D+Tag-2 Filter 在64KB 4 路组相联缓存上可以取得19.6％-47.8％ (平均34.3％)的效果提升,在128KB 8 路组相联缓存上可以取得19.6％-55.2％ (平均39.2％)的效果提升;与Invalid+Tag-2 Filter 相比,Invalid+I/D+Tag-2 Filter 在64KB 4 路组相联缓存上可以取得16.1％-27.7％ (平均16.6％)的效果提升,在128KB 8 路组相联缓存上可以取得6.9％-44.4％(平均25.0％)的效果提升.