片上eDRAM性能評(píng)價(jià)函數(shù)簇研究
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高密度的嵌入式DRAM （embedded DRAM，eDARM）的集成技術(shù)研究是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)。從國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看，在對(duì)eDRAM的研究上，關(guān)于工藝和可測(cè)性的研究多于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究，并且對(duì)基于eDRAM的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的研究大多偏重于實(shí)現(xiàn)；性能研究通常采用定性的方法，針對(duì)單個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，定量研究不足。另外，當(dāng)前的SOC設(shè)計(jì)中，通常存儲(chǔ)單元有多個(gè)控制器，如何優(yōu)化不同控制器的存儲(chǔ)器訪問請(qǐng)求也是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問題。而以上問題正是本研究的出發(fā)點(diǎn)和研究重點(diǎn)。
eDRAM可復(fù)用設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)者在考慮eDRAM的應(yīng)用場(chǎng)合、存儲(chǔ)器大小、頁(yè)長(zhǎng)、數(shù)據(jù)字寬、響應(yīng)模式、時(shí)鐘頻率和存儲(chǔ)器組織后，采用合適的 eDRAM核和適當(dāng)?shù)募煞椒?。這需要eDRAM的性能評(píng)估模型，也需要合適的嵌入式存儲(chǔ)器接口和控制器。因此，本項(xiàng)目針對(duì)基于eDRAM的SOC系統(tǒng)設(shè)計(jì)和可復(fù)用的eDRAM的集成技術(shù)進(jìn)行研究，提出一個(gè)eDRAM的性能評(píng)估模型，研究開發(fā)一個(gè)多主控單元的
eDRAM控制器。研究中的關(guān)鍵問題如下：
a.不同應(yīng)用條件下測(cè)試基準(zhǔn)的選擇和功耗模型分析。
不同的應(yīng)用需要選取合適的測(cè)試基準(zhǔn)，測(cè)試基準(zhǔn)需要代表此種應(yīng)用的典型特性，測(cè)試基準(zhǔn)的參量如何設(shè)置將影響到針對(duì)某種應(yīng)用所建立的評(píng)價(jià)函數(shù)是否準(zhǔn)確。另一方面，由于過去主要是對(duì)基于SRAM的高速緩存進(jìn)行功耗分析，不考慮DRAM的功耗（這是因?yàn)槠釪RAM的功耗相比于DRAM的連線功耗很小），因此eDRAM的功耗分析是難點(diǎn)之一。
b.如何定量評(píng)估eDRAM的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的影響的問題。
本研究中存儲(chǔ)體個(gè)數(shù)、行寬、列寬、刷新率等均為有限離散的變量，在測(cè)試基準(zhǔn)給定的條件下可以快速的測(cè)量和計(jì)算所需的性能函數(shù)的值。在建立了評(píng)價(jià)函數(shù)簇模型后只需進(jìn)行搜索或利用經(jīng)驗(yàn)公式就可以找出所需的方案。
另一方面，關(guān)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能測(cè)試方法的研究也已經(jīng)相當(dāng)深入，對(duì)嵌入式處理器的研究提供了很多有參考價(jià)值的研究思路和可以利用的軟件，如EEMBC（Embedded Microprocessor Benchmark Consortium）的嵌入處理器測(cè)試的性能評(píng)分程序、仿真軟件SimpleScalar等，并且Foundry可以提供精確的、完全經(jīng)過驗(yàn)證的eDRAM模型，這些都為本項(xiàng)目研究提供了良好的基礎(chǔ)。
2 eDRAM的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)基于eDRAM的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的性能影響
研究工作將主要圍繞兩個(gè)方面展開：一個(gè)方面是研究基于eDRAM的存儲(chǔ)器系統(tǒng)性能評(píng)估模型，為基于eDRAM的SOC設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)；另一方面是研究在多主控單元情況下eDRAM控制器的仲裁機(jī)制以優(yōu)化其性能。
a. 讀/寫數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，即數(shù)據(jù)量大小。
b. 讀所占的百分比。
c. 連續(xù)請(qǐng)求所占的百分比。
d. 同時(shí)發(fā)出讀寫請(qǐng)求的進(jìn)程數(shù)。
本論文的研究?jī)?nèi)容是根據(jù)典型應(yīng)用產(chǎn)生測(cè)試基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上定量的分析上述各項(xiàng)參數(shù)對(duì)存儲(chǔ)器性能的影響，提出一個(gè)定量評(píng)估基于eDRAM的存儲(chǔ)器的性能模型。性能評(píng)價(jià)函數(shù)簇，如圖1所示，包括L（訪問延遲）函數(shù)，P（功耗）函數(shù)，A（面積）函數(shù)和Y（良率）函數(shù)。利用此模型在知道系統(tǒng)性能要求的情況下，可以求出滿足系統(tǒng)性能要求的最佳的參數(shù)值，或是多種滿足條件的備選方案。
評(píng)論