低功耗cache现状

Cache低功耗结构设计技术现状一. 概述纵观计算机系统和微处理器的发展，随着半导体加工工艺水平的不断提高，CPU和存储器的性能都有了很大的提高。CPU频率的提高，必然要求系统中存储器的存取速度要提高

Cache低功耗结构设计技术现状 一.概述 纵观计算机系统和微处理器的发展，随着半导体加工工艺水平的不断提高， CPU和存储器的性能都有了很大的提高。CPU频率的提高，必然要求系统中存储器 的存取速度要提高，还要求其容量要增大。主存储器DRAM容量的提高还是比较快 的，但是DRAM读取时间的提高却很慢。从而在速度上与CPU主频的提高产生了极 不相配的情况，这样会影响整个系统的性能。CPU设计的问题之一就是解决高速 CPU和低速DRAM之间的平衡或匹配问题，以求系统性能的整体提高。在它们之间 加入高速缓冲存储器Cache，就是这个问题的解决方案之一。 1)Cache的工作原理 从分级存储器体系结构来看，系统执行程序时，被访问的数据从下向上移 动，当该数据被上移的新数据替换时，便又向下移动。一般来说，某级存储器中的 数据是存储在下一级上数据的一个子集。Cache的存储区划分成行（line），也称 为块（block），它与下一级存储器之间以块为单位交换信息。 若CPU发出读请求，并且cache中相应数据存在，就可以从cache中读出， 这称为命中（hit），否则称为未命中或缺失（miss）。当CPU要访问的数据不在 cache中，系统将把包括相应数据的一块从下一级存储器读入cache中。如果此时 cache已满，则需要决定将cache中某一块移出去，判定哪一块移出需要一种判断 规则，称为替换算法。 如果CPU执行写操作，数据需要改变cache和下级存储器中所有相应单元中 的数据，这时有两种处理方法：一种是cache和下级存储器中数据同时被修改，称 为通写法（writethrough）；另一种方法是只修改cache中的数据，只有在 cache中相应块被替换出去时才将其写到下级存储器中，这称为回写法（write back）。