RISCプロセッサの内部レジスタの不揮発化に向けた書き込み削減手法

摘要

近年MTJ（Magnetic Tunnel Junction）に基づく次世代不揮発メモリの研究開発が進み，プロセッサ内部での使用が可能な耐用回数，速度を持つメモリ素子が登場している．これらのメモリ素子をプロセッサ全体に適用することで，電源の遮断に耐性を持つプロセッサを実現できる．しかし，不揮発メモリは書き込みに大きなエネルギーを必要とするので，書き込みの削減が重要である．本研究では，RISCプロセッサの不揮発化において，レジスタの種類に応じた書き込み削減手法を提案する．具体的には，レジスタファイルに対しては書き込み検出フラグと符号拡張判定を用いた手法を，プログラムカウンタに対しては値比較と桁上げ検出を利用した書き込み削減手法を提案する．MIPS32プロセッサのレジスタに対して提案手法を実装し，評価を行ったところ，レジスタファイルで93.1-93.8%，プログラムカウンタで54.5-56.8%の電力削減効果を確認した．