[发明专利]针对指令的可重构片上统一存储器管理方法

权利要求书

1. 一种利用虚存机制动态管理可重构片上统一存储器的方法，其特征在于：通过在应用程序执行过程中对处理器读取指令的跟踪及对可重构存储器中的高速缓冲存储器Cache部分行为的跟踪，得到指令执行特性以及Cache中指令命中和缺失的时间和空间分布，进而对指令Cache在不同阶段的相变行为图并对其进行数学抽像，根据能耗目标函数、性能目标函数分别利用整数非线性规划的方法选出系统总能耗最优时的可重构存储器参数配置及每个指令页的分布状态；在程序执行中通过程序相变检测器产生相变中断，在每个阶段可重构片上统一存储器中Cache部分和便签存储器SPM部分的结构，并通过对页表项入口的修改、直接内存访问可重构片上统一存储器控制器的配置，将合适的指令页映射到SPM存储器中，消除指令Cache冲突带来的额外访存以及频繁访问Cache带来的比较逻辑额外能耗。

2.根据权利要求1所述的利用虚存机制对可重构片上统一存储器动态管理的方法，其特征在于：可重构片上统一存储器包含Cache部分和SPM部分，这两部分可以在程序运行过程中动态的调整参数：Cache部分的关联度，SPM部分的容量。

3.根据权利要求1所述的利用虚存机制对可重构片上统一存储器动态管理的方法，其特征在于：所述的相变检测器通过实时检测处理器在运行程序过程中执行指令的特性，利用该特性的变化判断程序相变，记录相变序号并向处理器产生中断信号。

4.根据权利要求1所述的利用虚存机制对可重构片上统一存储器动态管理的方法，其特征在于：得到指令执行特性以及Cache中指令命中和缺失的时间和空间分布，利用程序执行时表现出来的阶段性，将一段时间内最频繁引起Cache冲突和最频繁访问的地址空间重映射到SPM存储器中，而在其收益不大时映射回主存。

5.根据权利要求1所述的利用虚存机制对可重构片上统一存储器动态管理的方法，其特征在于：可重构统一片上存储器控制器在程序执行过程中利用其内部的直接内存访问控制器动态高效的将程序指令部分换入到SPM存储部分，利用片上AHB高速总线的Burst特性，避免通过处理器进行搬运对Cache的二次污染。

6.根据权利要求1所述的利用虚存机制对可重构片上统一存储器动态管理的方法，其特征在于：在可重构片上统一存储器控制器中设置了一组专用于记录每个程序阶段可重构存储器配置信息以及SPM存储部分地址映射关系的区域寄存器组：

1）该组寄存器将负责在程序相变检测电路检测到程序阶段发生变化时，由中断处理程序将该阶段所需的配置信息装载到当前配置信息寄存器中，完成对可重构存储器的动态配置；

2）该组寄存器负责记录每个程序阶段需要换入到SPM存储部分的指令页的物理地址，用于配置直接内存访问控制器将指令页从主存搬入到SPM存储部分；

3）该组寄存器将负责在某虚存页重映射在SPM存储部分时，记录其对应的主存地址，此地址将在该虚存页被换出SPM存储部分时用于恢复换入前的页表项。