嵌入式Flash读取加速技术研究

• 作者: 杨祎巍 杜俊慧 黄开天 匡晓云 王轲
• 学科: 工学
• 关键词: 嵌入式Flash 缓存 行长自适应 路命中预测 跨步预取
• 年，卷（期）: 2022,（8）
• 所属期刊栏目: 数字电路与系统
• 页码范围: 107-118
• 页数: 11页
• 分类号: TN40
• 语种: 中文
• DOI: 10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0948

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%).