摘要：嵌入式Flash由于成本、存储密度等优势日益成为微控制器中重要的程序、数据存储器.然而嵌入式Flash相对较慢的读取速度,制约着微控制器的整体性能,因而提升Flash中指令和数据的读取性能十分重要.为了提升微控制器中嵌入式Flash的读取性能,提出了一种基于缓存和预取的Flash控制器,并对当前缓存和预取的不足进行优化.针对现有缓存适配性差的问题,提出缓存行长自适应技术进行优化.针对传统方式访问组相联缓存时缺失代价和功耗高的问题,提出路命中预测技术进行优化.针对现有预取技术准确性低的问题,提出跨步预取技术进行优化.最后,设计并实现了一款嵌入式Flash控制器,并集成到SoC系统中,搭建了验证平台进行功能仿真和FPGA验证.实验结果表明,采用缓存行长自适应技术后,处理器读取嵌入式Flash的性能得到明显提升(103%);采用路命中预测技术后,处理器读取嵌入式Flash的性能得到进一步提升(2%).采用跨步预取技术后,DMA读取嵌入式Flash的性能得到明显提升(50%).