摘要：分支预测是现代微处理器普遍用于提高指令吞吐率的关键技术,随着处理器性能需求的不断增长,分支预测结构越来越复杂,其功耗问题也日益突出.针对SPARC V8架构嵌入式处理器的结构特点和应用需求,设计了一种基于延迟槽的动态分支预测器,以此来提高处理器的预测性能;另外,通过分析动态预测器的几种设计空间,提出采用预译码机制来消除无效访问的电路结构,从而降低预测器的功耗开销.该设计在SMIC 0.13μm工艺下实现,分支预测准确度相比于之前的静态算法提高了21%,动态预测器本身的功耗降低了58%,而整个处理器的面积仅增加1.73%.结果表明,这种组合延迟槽和预译码技术的分支预测思想对SPARC处理器的性能和功耗都达到了很好的优化效果.

摘要：针对超标量结构中多体并行的流水化指令Cache提出了三种低功耗优化策略,首先是基于Cache路的条件放大技术,它根据标志匹配结果来关闭无关路中敏感放大器对存储阵列的驱动输出;其次是基于Cache行的动态电压调节技术,它只对当前访问的Cache行提供正常的操作电压,而其他Cache行都处于低电压休眠状态;最后是基于短循环程序的指令回收技术,它通过重复利用过期指令来减少对Cache的冗余访问.实验表明,这个低功耗设计在SPEC和PowerStone基准程序下可以将指令Cache的总功耗分别降低72.4%和84.3%,而处理器的IPC损失分别只有1.1%和0.8%,并且不会带来任何时序开销.