application/pdf現在,ノートパソコンや携帯電話,スマートフォンなどのモバイル端末の高性能化にともない消費エネルギーが増大し,バッテリによる駆動時間が短くなるという問題が発生している.そこで,モバイル端末の性能を落とすことなく低消費エネルギーを実現することが要求されている.現在,高性能かつ低消費エネルギーを実現する様々な手法が提案されている.その手法の一つとして可変レベルキャッシユが提案されている.可変レベルキャッシユは,アプリケーシヨンが多くのキヤツシユ容量を必要とする場合はキヤツシユ容量を通常の容量で使用する通常モードとして動作し,必要とするキャッシユ容量が少ない場合にはキヤツシユ容量の半分をエネルギー消費の少ないスリープモードにする低消費エネルギーモードとして動作する。低消費エネルギーモードにおいて,スリープモードに移行した部分は擬似的に1つ下位レベルの排他的キャッシユとして利用される.可変レベルキャッシユは通常モードと低消費エネルギーモードを動的に切換ることによって高性能と低消費エネルギーの両立を実現する手法である.可変レベルキャッシユは他手法と比較して性能維持に優れた手法であることが明らかにされている.しかしその反面,消費エネルギー削減効率があまり高くないという問題点があった.そこで本論文では,可変レベルキャッシユの消費エネルギー削減効率を高める為に2つの改良を行った。1つ目は可変レベルキャッシユの新たな制御アルゴリズムを考案し,キャッシユの50%だったスリープモード領域を従来では制御出来なかった75%まで拡張させるモードを追加することで,消費エネルギー削減効率を平均約18%高めることが出来た.しかし,単純にスリープモード領域を拡張した場合,通常モードにおいて可変レベルキャシユの挙動により,本来とは異なる箇所に移動されたデータヘの追加アクセス回数が増大した結果,動的エネルギーが増加するという問題が発生する.この問題を解決する為に2つ目の改良を行った。追加アクセス時に不必要なキャッシュアクセスが発生している事に着目し,目的のデータの場所を記憶させる機構を考案した.この結果,追加アクセス時のキャッシユアクセスが必要最小限になり,動的エネルギーを平均約18%削減することが出来た.これらの改良を行つた結果,シミュレーシヨン評価によると性能評価指標であるエネルギー遅延積(ED積)で比較して,従来の可変レベルキャッシユと比べて平均約34%性能向上することが明らかとなった.Increasing power consumption has been becoming a major concern not only for mobile computing but also high-performance computing, and processors are required to achieve both low-energy and high-performance at the same time. In particular, it is important to reduce leakage energy consumed in a cache memory because power dissipated by leakage current is a dominant factor in deep submicron technologies and the cache memory dissipates a large amount of leakage energy. To achieve high performance and low-energy simultaneously, a variable level cache (VLC) is proposed. The VLC dynamically varies the cache capacity according to required cache capacity by running program. If the VLC detects that the current running program does not need large cache memory, half of the cache memory is put into standby mode, and is virtually treated as a lower level exclusive cache. In this way, the VLC succeeded in reducing leakage energy without performance degradation. To reduce more energy consumption this paper proposes two novel approaches for VLC. As the first approach, this paper devises a novel algorithm to control VLC. The improved VLC can expand sleep mode area to 75% of the cache. As a result, this approach can reduce IS% energy consumption compared with the previous VLC. However, if the improved VLC incurs increase in its dynamic energy consumption. The increase in dynamic energy consumption is caused by increasing the number of extra access which accesses the data moved to incorrect place due to the behavior of VLC. To solve this problem, this paper proposes a second approach. As the second approach, this paper focuses on unnecessary accesses which is put on incorrect place. This approach memorizes detailed place that has the data in the extra access. As a result, this second approach further reduce 18% dynamic energy consumption compared with the first approach because it minimizes the dynamic energy of extra access. According to simulation results of these two approaches, proposed VLC can improve 34% energy-delay product compared to the previous VLC.三重大学大学院 工学研究科 情報工学専攻 計算機アーキテクチャ研究室35thesi
