PLRU替换算法在嵌入式系统cache中的实现

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ＮＯ１．Ｆｂ．２０ｅ，０１
微
处
理
机
ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＳＯＲ
第１期２１００年２月
ＰＲＬＵ替换算法在嵌入式系统ｃｃｅ中的实现ａｈ
李洪，毛志刚
（海交通大学微电子学院，海２０４）上上０２０
摘
ｇｐａｄｂｅｏｓｔｅｃｔａｅｆｒｎｅｆｃｏｆｓｓｅ．ｅｒｐａｅｎｏｉｙｉｈｅｍａｎｆｃｏｆａｎｃｍｅｒｉｌｐｒｏｍａｃａｔｒｏｙｔｍｓＴｈｅｌｃｍｅｔｐｌｃｓｔｉａｔｒｏｈｉｃｃｃｅｐｒｏｍａｃ．ｉｌｙｔｏｌｘｔｆｉｌｍｅｔｔｎ，ｓＬＲＵｅｌｃｍｅｔｐｌｙｗｈｃａｈｅｒｎｅＴｏｓｍｐｉｈｅｃｍｐｅｉｏｍｐｅｎａｉｗｅｕｅＰｆｆｙｏｒｐａｅｎｏｉｉｈｃ
年６％的速度在增长，０而主存储器芯片带宽仅仅以每年１％的速度在增长。在速度方面，０主存储器和
ｃｃｅａｈ替换算法是影响ｃｃｅａｈ性能的主要因素，常见的ｃｃｅ替换算法有ＬＵ、ＩＯ和ＲＮＯａｈＲＦＦＡＤＭ。ＦＦＩＯ和ＲＮＯＡＤＭ算法实现简单，但是性能不佳，而常用的ＬＵ算法性能最佳，Ｒ但是实现过于复杂，同
Baidu Nhomakorabea
要：合理的ｃｃｅａｈ设计是缩小处理器和存储器速度差距的主要解决方法，也是影响系统性
能的关键因素之一。ｃｃｅ替换策略是影响ｃｃｅ性能的主要因素，ａｈａｈ目前最常用的替换算法是ＬＵＲ算法，了降低模块复杂度和实现的难度，ＬＵ算法简化出一种ＰＲＰｅｄＲ）为从ＲＬＵ（ｓｕｏＬＵ替换算法。
越来越受主存储器性能的限制。处理器的性能以每
的要求。如果一次访存的数据在ｃｃｅａｈ中命中，那
么只需要１或２个处理器周期就能够得到数据；但如果所需要的数据不在ｃｃｅ中，么往往需要高ａｈ那
一
个数量级的处理器周期来得到数据。
通过采用开源的ＳｐＳａｒｉｌｃｌ仿真工具，ＬＵ、ＡＤＭ、ＩＯＰＲｍｅａ对ＲＲＮＯＦＦ、ＬＵ等各种常见的ｃｃｅａｈ替换算法进行了性能比较和分析，并对ＰＲＬＵ进行实现。实验结果表明，使用ＰＲＬＵ替换算法ｃｃｅ的ａｈ缺失率与ＬＵ算法基本相同，Ｒ但是有着更小的面积和更短的关键路径。
文章编号：０２— ２９２１）１— ０６— ４１０２７（００Ｏ０１０
ＴｈｓｇｆＰＬｃｅｉｍｂｄｅｓｅｅＤｅｉｎｏＲＵＣａｈｎＥｅｄｄＳｙｔｍ
ＬｎＭＡＯｉ—ｇｎＩＨｏｇ，Ｚｈａｇ
（ｃｏｌｆｍｃｏｌｔｎｃ，ｈｎｈｉｉｔｇＵｉｒｔ，ｈｎｈｉ０２０Ｃｉ）ＳｈｏｏｉｅｃｏｉＳａｇａＪｏｎｎｅｉＳａｇａ２０４，ｈｎｒｅｒｓａｏｖｓｙａ
ＡｂｔａｔＳｉｂｅｄｓｇｆｃｃｅｉｔｅｍａｎｓｌｔｎｔｅｒａｅｔｅｐｏｅｓｒ— ｍｅｒｐｅｓｒｃ：ｕｔｌｅｉｎｏａｈｓｈｉｏｕｉｏｄｃｅｓｈｒｃｓｏａｏｍｏｙｓｅｄ
ｃｃｅｓｚｓａｄｄｇｅｓｏｓｏｉｔｉｅ．ａｈｉｅｎｅｒｅｆａｓｃａｉｔｓｖｉＫｅｒｓ：ＲＵ；ｍｐｅｃｌｒＣａｈｙｗｏｄＰＬＳｉｌＳａａ；ｃｅ
１引言
随着计算机系统的迅速发展，代计算机系统现
ｃｍｅｆｏｔｅｍｏｔｃｍｍｏｌｓｄｒｐａｅｎｏｉｙＬＵ．ｅａｓｓｅＳｍｐｅｃｌｒｔｉｌｔｏｒｍｈｓｏｎｙｕｅｅｌｃｍｅｔｐｌＲＷｌｏｕｅｔｉｌＳａａｏｓｃｈｍｕａｅｓｖｒｌｒｐａｅｎｏｉｉｓｏａｈｏｃｍｐｒｈｉｅｏｍａｃ．ｎｅｉｌｍｅｔｔｅＰＲｔａｔｅｅａｅｌｃｍｅｔｐｌｅｆｃｃｅｔｏａｅｔｅｒｐｒｒｎｅＡｄｗｃｆｍｐｅｎｈＬＵａｓ．ｌＯｕｅｕｔｓｏｈｔｅＰＲＵｃｎａｐｏｉｔＲＵｗｔｃｏｒｃｍｐｅｉｏｉｅｖｒｔｏｒｒｓｌｈｗｔａＬａｐｒｘｍａｅＬｉｍｕｈｌｗｅｏｌｘｔｆｒａｗｄａｅｙｆｓｈｔｈｙｉ
关键词：ＬＵ算法；ｉｌｃｌ平台；伪ＲＳｍｐｅａｒＳａ高速缓存
ＤＩ码：０３６／．ｓ．０２— ２９２１．１０５Ｏ编１．９９ｊｉｎ１０２７．００Ｏ．０ｓ
中图分类号：Ｐ３．Ｔ３２３
文献标识码：Ａ