论文题目: 低功耗嵌入式处理器设计研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机系统结构
作者: 范东睿
导师: 唐志敏
关键词: 低功耗,龙芯,嵌入式,功耗评估,输入向量控制,漏电功耗,多核,并行
文献来源: 中国科学院研究生院（计算技术研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 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
论文目录:
摘要
英文摘要
图目录
表目录
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 低功耗设计的必要性
1.2.1 功耗问题的严重性
1.2.2 低功耗设计的好处
1.3 低功耗设计的发展趋势
1.3.1 降低动态功耗技术趋势
1.3.2 降低静态功耗技术趋势
1.3.3 处理器微结构设计的趋势
1.4 本文的研究工作
1.5 论文的组织
第二章 低功耗设计原理和功耗评估方法研究
2.1 引言
2.2 功耗来源与量化分析
2.2.1 功耗的主要来源
2.2.2 功耗的量化分析
2.2.3 低功耗领域的重要问题
2.3 不同层面上处理器功耗评估方法研究
2.3.1 功耗评估方法概述
2.3.2 本文使用的功耗评估方法
2.3.3 龙芯1 号设计实例的功耗评估方法研究
2.4 小结
第三章 嵌入式处理器转移预测机制研究
3.1 引言
3.2 相关工作和存在的问题
3.3 实验方法
3.4 嵌入式处理器转移预测机制分析
3.4.1 简单预测机制的优势
3.4.2 转移预测器的选择
3.4.3 门控时钟对转移预测的影响
3.5 小结
第四章 嵌入式处理器TLB 部件的低功耗设计
4.1 引言
4.2 相关工作和实验方法
4.3 TLB 结构设计分析
4.3.1 初始设计方案分析
4.3.2 改进设计方案分析
4.4 小结
第五章 降低组合电路漏电功耗方法研究
5.1 引言
5.2 输入向量控制技术介绍
5.3 相关工作及存在的问题
5.4 实验方法设计
5.5 加速IVC 处理大规模电路
5.5.1 证明组合电路的一个性质
5.5.2 分级法加速IVC
5.5.3 概率法加速IVC
5.6 迭代IVC 法处理大规模电路
5.7 小结
第六章 降低时序电路漏电功耗方法研究
6.1 引言
6.2 时序电路结构分析
6.3 时序电路漏电控制
6.3.1 时序电路漏电控制方法
6.3.2 实验方法和实验结果
6.4 输入向量控制技术的整体实现
6.5 小结
第七章 可配置并行HARVARD 结构处理器设计
7.1 引言
7.2 可配置HARVARD 结构设计
7.2.1 访存设计
7.2.2 内存管理部件设计
7.2.3 扩展加速部件设计
7.3 并行设计
7.3.1 相关工作
7.3.2 同步方法
7.3.3 数据共享方法
7.4 小结
第八章 高清视频应用的并行低功耗设计
8.1 引言
8.2 视频并行设计
8.2.1 并行设计方法举例
8.2.2 固件设计
8.2.3 多核并行模拟环境
8.3 高能效优化设计
8.3.1 灵活可配置方案
8.3.2 并行结构的高性能优化
8.3.3 并行结构的低功耗优化
8.4 小结
第九章 结束语
9.1 引言
9.2 本文的创新贡献
9.3 未来的研究方向
参考文献
致谢
作者简历
发布时间: 2006-12-27
参考文献
- [1].局部同质的异质DSP处理器设计研究[D]. 陈继承.浙江大学2005
- [2].处理器微体系结构模拟加速策略研究[D]. 喻之斌.华中科技大学2008
标签：低功耗论文; 龙芯论文; 嵌入式论文; 功耗评估论文; 输入向量控制论文; 漏电功耗论文; 多核论文; 并行论文;