基于指令回收的低功耗循环分支折合技术

在分析循环分支特性的基础上,提出一种基于过期指令回收的高性能低功耗循环分支折合方法.该方法通过复用指令缓冲区硬件资源实现指令回收区.在循环分支折合过程中,循环体指令直接从回收区送入流水线,降低了分支延时,消除了指令高速缓存访问.通过自适应调整回收窗口宽度,可使有限的指令缓冲区硬件资源同时满足指令缓冲与指令回收的双重需求.当投机折合进入预测盲区时关闭分支预测存储器,从而降低投机折合的动态功耗.实验数据表明,与传统循环分支折合技术相比,应用本方法的嵌入式处理器总体性能平均提升5.03%,取指单元动态功耗下降22.10%.

一种面向超标量处理器的低功耗指令Cache设计

针对超标量结构中多体并行的流水化指令Cache提出了三种低功耗优化策略,首先是基于Cache路的条件放大技术,它根据标志匹配结果来关闭无关路中敏感放大器对存储阵列的驱动输出;其次是基于Cache行的动态电压调节技术,它只对当前访问的Cache行提供正常的操作电压,而其他Cache行都处于低电压休眠状态;最后是基于短循环程序的指令回收技术,它通过重复利用过期指令来减少对Cache的冗余访问.实验表明,这个低功耗设计在SPEC和PowerStone基准程序下可以将指令Cache的总功耗分别降低72.4%和84.3%,而处理器的IPC损失分别只有1.1%和0.8%,并且不会带来任何时序开销.