SHF: Small: Architecture-Circuit Codesign of Ultra-Low Voltage On-Chip Caches
SHF:小型:超低压片上高速缓存的架构电路协同设计
基本信息
- 批准号:1016262
- 负责人:
- 金额:$ 42.98万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-09-01 至 2014-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Power efficiency has become the most critical design constraint for both high-performance and low-power processors. To minimize power consumption of such processors, voltage scaling has been widely used as one of the most powerful techniques. However, technology scaling increases process variability. This, in turn, increases the failure probability of on-chip memory elements at low voltages and limits voltage scaling of processors to a minimum operating voltage. In this project, synergistic solutions combining circuit and architecture techniques with information theory will be explored to provide reliable, ultra-low voltage on-chip caches for future processors. The novelty of the proposed approaches lies in designing cost- and performance-effective on-chip cache circuits and architectures by exploiting 1) the strong dependence between size and failure probability of SRAM cells; 2) the effectiveness of existing and new schemes using the redundancy in hardware and information for repairing defective cells; and 3) the characteristics of processor memory systems at low operating voltage and frequency points. The proposed research will have a specific and significant impact on the computer architecture, circuit, and information theory communities since it requires analysis of interesting and representative workloads; realization of state-of-the-art architecture, circuit, information theory techniques; and invention of powerful and useful evaluation methodologies. Since most of the development and research work will be conducted by graduate students, both industry and academia will benefit from well-educated and trained employees, as well as direct technology transfer when students graduate and begin employment elsewhere. Finally, the success of this research will clearly have a major societal impact on economic, education and social benefits, and play an important role to assure the America's leading position.
功效已成为高性能和低功耗处理器最关键的设计约束。为了最大限度地降低此类处理器的功耗,电压缩放已被广泛用作最强大的技术之一。然而,技术规模化增加了工艺的可变性。这反过来又增加了片上存储元件在低电压下的故障概率,并将处理器的电压缩放限制在最小工作电压。在该项目中,将探索将电路和架构技术与信息论相结合的协同解决方案,为未来的处理器提供可靠的超低电压片上缓存。所提出方法的新颖性在于通过利用以下因素来设计具有成本效益和性能效益的片上高速缓存电路和架构:1)SRAM单元的尺寸和故障概率之间的强依赖性; 2)利用硬件和信息冗余来修复缺陷单元的现有和新方案的有效性; 3) 处理器内存系统在低工作电压和频率点下的特性。拟议的研究将对计算机体系结构、电路和信息理论社区产生具体且重大的影响,因为它需要分析有趣且有代表性的工作负载;实现最先进的架构、电路、信息论技术;并发明了强大且有用的评估方法。由于大部分开发和研究工作将由研究生进行,工业界和学术界都将受益于受过良好教育和训练的员工,以及学生毕业并在其他地方就业时的直接技术转让。最后,这项研究的成功显然将对经济、教育和社会效益产生重大社会影响,并对确保美国的领先地位发挥重要作用。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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