专利名称：温度敏感的混合存储架构及其数据分配策略方法
技术领域：
本发明属于嵌入式实时系统领域，具体涉及到基于高速缓存cache和SPM(Scratchpad memory)的混合存储架构的设计，以及相应的温度敏感的数据分配策略。
背景技术：
近年来，随着半导体工艺的迅速发展，嵌入式系统的性能大幅度提高。然而，半导体工艺的发展在提高芯片集成度的同时，也带来了高功耗密度和高温度。统计表明，约每三年处理器的功耗密度就会翻一番，过高的功耗密度导致芯片内部的发热量急剧增加，芯片内部的温度也随之升高。而高温给嵌入式系统带来了各方面的负面影响:高温会降低晶体管开关速度，从而降低系统性能；高温会加速应力迁移、电介质崩溃，从而降低系统的可靠性；高温会增加漏电流和冷却功耗，从而增加系统的能量开销。由于以上原因，温度敏感的软硬件设计已经成为了嵌入式实时系统中的一个热点问题。现有的控制系统温度的策略，有的是基于原有的降低功耗的策略。虽然温度与功耗与相关，但仅从功耗方面考虑而不研究温度模型并不能准确的预测和控制温度。等效RC模型(equivalent RC model)是目前广泛应用的温度模型，它主要利用了传热现象和电气现象的对偶性特点，如
图1所示:传热现象中的热阻类似于电路中的电阻，热流可以看做是一个通过热阻的“电流”，热流通过热阻后会产生类似于“电压”的温度差；传热中的热容类似于电路中的电容，可以对温度(“电流”)变化的瞬时行为建模。
权利要求
1.温度敏感的混合存储架构及其数据分配策略方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据存储部件cache和SPM的面积模型，设计不同cache/SPM容量比例的f10rplan ； (2)根据嵌入式处理器的温度模型，计算出针对不同cache/SPM容量比例的存储系统温度变化周期中cache/SPM使用时间I^t2比,选择Vt2比最大的floorplan作为设计方案； (3)根据步骤(2)得到的设计方案，设计数据分配策略；在限定峰值温度的条件下，利用贪心算法实现将数据分配到cache或SPM，从而得到最短的数据访问时间。
2.如权利要求1所述的分配策略方法，其特征在于: 步骤(I)所述的设计不同cache/SPM容量比例的floorplan的方法如下:使用cache模型cacti确定不同容量cache的比例关系，用相同容量cache面积的60%来确定SPM面积，并据此设计不同cache/SPM容量比例的floorplan。
3.如权利要求1所述的分配策略方法，其特征在于:步骤(2)所述的温度模型是指嵌入式处理器的等效RC模型。
4.如权利要求1所述的分配策略方法，其特征在于:步骤(2)中所述的计算出针对不同cache/SPM容量比例的存储系统温度变化周期中cache/SPM使用时间t1；/t2比，其具体过程如下:在系统工作时，通过交替使用Cache和SPM两种部件，交替降低SPM和Cache的工作功率P，实现对其交替降温，得到cache和SPM的温度变化曲线，当系统工作一定时间后，cache和SPM的温度变化逐渐稳定，并呈现周期性趋势，在L时间段内，SPM工作，SPM的温度从低温Ts lw上升到温度阈值Tmax,而cache暂停工作，其温度从温度阈值Tmax降到低温Tc_iow ;在t2时间段内 ，cache工作，其温度从低温Tc lOT上升到温度阈值Tmax,而SPM暂停工作，其温度从温度阈值Tm ax降到低温Ts low ;这一规律用以下四个公式表示:
全文摘要
本发明具体公开了一种温度敏感的混合存储架构及其数据分配策略方法，包括以下步骤(1)根据存储部件cache和SPM的面积模型，设计不同cache/SPM容量比例的floorplan；(2)根据嵌入式处理器的温度模型，计算出针对不同cache/SPM容量比例的存储系统温度变化周期中cache/SPM使用时间t1/t2比，选择t1/t2比最大的floorplan作为设计方案；(3)根据步骤(2)得到的设计方案，设计数据分配策略；在限定峰值温度的条件下，利用贪心算法实现将数据分配到cache或SPM，从而得到最短的数据访问时间。
文档编号G06F12/08GK103176799SQ20131006368
公开日2013年6月26日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者贾智平, 李新, 李阳, 王冠华 申请人:山东大学