【摘 要】
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在近些年里,计算机处理器设计的发展是非常迅速的。其中一个明显的特征就是,随着工艺水平的提高,处理器的规模越来越大,性能越来越高,但同时功耗也明显增加,特别是随着移动设
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在近些年里,计算机处理器设计的发展是非常迅速的。其中一个明显的特征就是,随着工艺水平的提高,处理器的规模越来越大,性能越来越高,但同时功耗也明显增加,特别是随着移动设备的广泛应用,处理器的功耗问题已经成为了制约新一代处理器发展的最严重问题,因此处理器的低功耗设计在最近几年里得到了学术界和工业界的关注。本文针对处理器的微结构设计,深入地研究了嵌入式处理器的低功耗设计方法,在处理器不同层面功耗评估方法上,在微结构级功耗指导下的结构设计上,在有效降低处理器关键部件的动态功耗上,在深亚微米下降低组合电路和时序电路的静态功耗上,以及在并行多核嵌入式处理器结构设计上都做了扎实的研究,并提出了一系列创新方法。本文的主要贡献如下:1.为了便于开展各个层面的功耗研究工作,本文从理论和实验两方面对比分析了处理器设计的不同层面上功耗评估的方法;2.针对嵌入式处理器结构,从功耗和性能两方面研究了转移预测机制,并提出了嵌入式处理器转移预测器的优选方案,也为考虑功耗因素后的嵌入式处理器结构设计提供了研究范例;3.为处理器的一个关键部件――TLB部件,提出了一套低功耗、低面积的设计方案。经过深入的量化分析,在保证性能和延迟基本不受影响的情况下,有效降低了设计的功耗和面积,效果非常明显;4.随着芯片制造工艺的提高,电路的漏电功耗问题越来越严重,本文深入研究了降低漏电功耗的输入向量控制技术,建立了漏电功耗模拟器,提出了加速实现输入向量控制技术的方法,并创造性地提出了迭代使用IVC的思想,并通过实验证
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