优化嵌入式处理器：新型分离Cache容量联合分配算法节能高达33.38%

本文主要探讨了在嵌入式处理器领域中，Cache能量消耗日益显著的问题。随着应用程序的多样性，不同类型的程序在运行时对指令Cache（用于存储程序指令）和数据Cache（用于存储数据）的容量需求存在差异。为了优化资源利用并降低能耗，作者提出了一种创新的容量联合分配算法。 该算法的核心理念是根据程序的实际需求实时调整一级Cache（L1 Cache）的容量和配置，通过动态平衡指令Cache和数据Cache的容量分配，旨在实现更高效的能效。传统的分离Cache设计通常固定分配，而这种新算法则能够根据程序的动态行为进行动态调整，以适应不同程序的性能需求。 作者通过Mibench仿真工具进行评估，结果显示采用该容量联合分配算法的分离Cache相比于传统的分离Cache，能够在保持系统性能的同时显著降低能耗。具体来说，平均能量消耗下降了29.10%，这表明算法在节能减排方面取得了明显效果。此外，平均能量延迟积也降低了33.38%，这反映了算法对于提升系统响应速度和整体性能优化的贡献。 在嵌入式系统的背景下，降低功耗和提高能效至关重要，尤其是在移动设备和物联网应用中。因此，这种新型的容量联合分配算法对于优化嵌入式处理器中的Cache设计具有重要意义，有助于减少总体硬件成本，延长电池寿命，并且提高系统的整体可持续性。 本文的研究成果为嵌入式处理器的Cache设计提供了一个实用且高效的方法，通过灵活的容量分配策略，有效地应对了不同应用程序对Cache资源的不同需求，实现了节能和性能的双重优化。