混合过滤机制优化组相联缓存动态功耗研究

“针对组相联缓存的无效缓存路访问混合过滤机制研究” 本文主要探讨了在处理器设计中如何有效降低功耗，特别是针对组相联缓存的动态功耗。随着多核和众核处理器的广泛应用，缓存在芯片上的面积和功耗占比日益增大，因此，降低缓存功耗成为了优化处理器性能的关键任务。文章提出了一种新的方法，即通过构建混合过滤机制来过滤不必要的缓存路访问，从而减少功耗。 该机制主要包括三个部分：无效访问过滤器(Invalid Filter)、指令数据访问过滤器(I/D Filter)和tag低位过滤器(Tag-2 Filter)。无效访问过滤器旨在避免对包含无效数据块的缓存路进行访问，这有助于减少因无效数据导致的无用功耗。指令数据访问过滤器则用于消除与访问类型不符的数据块所在的缓存路的访问，例如，当请求是数据但缓存行存储的是指令，或者反之。tag低位过滤器则是通过检查tag的低位来过滤掉那些不可能匹配的缓存路，进一步减少不必要的访问。 将这三个过滤器结合起来，形成了Invalid+I/D+Tag-2 Filter混合过滤机制。实验结果显示，这种混合过滤方法在不同配置的缓存（64KB 4路组相联和128KB 8路组相联）中都表现出显著的性能提升。与Invalid+I/DFilter相比，Invalid+I/D+Tag-2Filter在64KB 4路组相联缓存上平均提升了34.3%，在128KB 8路组相联缓存上平均提升了39.2%。而与Invalid+Tag-2Filter比较，Invalid+I/D+Tag-2Filter在64KB 4路组相联缓存上平均提升了16.6%，在128KB 8路组相联缓存上平均提升了25.0%。 这项研究强调了通过精细粒度的过滤策略来优化缓存访问的有效性，并且证明了这三种过滤方法之间的互补性。通过这样的混合过滤机制，不仅可以显著降低缓存的动态功耗，还能提高整体系统性能，这对于当前和未来的多核处理器设计具有重要的指导意义。关键词涵盖了组相联缓存、动态功耗优化、过滤器设计等核心概念，为后续的研究提供了有价值的参考。