写穿透Cache的高效写合并策略与验证

本文主要探讨了一种面向写穿透Cache的写合并设计方法，其目标是通过利用片上缓冲技术提升处理器应用的性能。该设计的关键在于将SDRAM（同步动态随机存储器）的单个写方式与片上写缓冲器相结合，针对SDRAM同一行内的局部数据实施写合并策略。这种方法有效地减少了对外部存储器的频繁访问，从而提高了存储器的访问效率。 文章详细阐述了两种数据一致性策略，即连续和单个Cache读写时，如何确保缓存与内存之间的数据一致性，这对于系统整体的正确性和可靠性至关重要。在实际应用中，作者通过在寄存器传输语言(RTL)的仿真环境中，使用Leon2处理器进行mp3解码数据测试，结果显示，在优化后的缓冲区参数（3行8列）下，每次SDRAM行开启时的平均写入操作数量显著减少，外存的读写效率从最初的12%提升到了19%。这表明该设计方法在实际应用中具有显著的性能提升效果。 此外，文章还提供了技术实现的硬件层面细节，如在TSMC0.18μm工艺下的集成面积为0.263mm²，以及流片后的实际工作主频为100MHz。这些指标对于评估设计的可行性和功耗等关键参数具有重要意义。 这篇论文提供了一种创新的写合并策略，通过优化写穿透Cache，不仅提升了处理器的性能，还兼顾了数据一致性，为高性能处理器的设计和实现提供了有价值的参考。通过具体实验数据的展示，证明了这种方法在实际工程中的有效性，对于提高现代计算机系统的存储性能具有重要的理论价值和实践意义。