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^*

来源：微电子学与计算机, 2022, 39(08): 107-118.

DOI：10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0948

• 嵌入式Flash
• 缓存
• 行长自适应
• 路命中预测
• 跨步预取

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%).

• 单位
  电子工程学院; 浙江大学; 南方电网科学研究院有限责任公司