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Die Nachfrage nach energieeffizienten Mikrocontrollern hat in den letzten Jahren zugenommen. Da die meisten Mikrocontroller die Benutzerprogrammiertheit durch die Integration von nichtflüchtigen (NV) Speichern wie Flash-Speichern zur Speicherung ihrer Programme erreichen, ist der hohe Stromverbrauch, der für den Zugriff auf einen NV-Speicher erforderlich ist, zu einem großen Problem geworden. Dieses Problem wird kritisch, wenn die Betriebsspannung von NV-Mikrocontrollern sinkt. Wir können dieses Problem lösen, indem wir einen Befehlscache einführen, wodurch die Zugriffsfrequenz auf den NV-Speicher verringert wird. Im Gegensatz zu allgemeinen Mikroprozessoren müssen Mikrocontroller, die in Echtzeitanwendungen in eingebetteten Systemen eingesetzt werden, die Programmausführungszeit vor ihrer Ausführung genau berechnen. Daher führen wir einen "transparenten" Befehlscache ein, der die existierende Zykluslaufzeit des NV-Mikrocontrollers nicht verändert, um den Strom- und Energieverbrauch zu reduzieren, jedoch nicht zur Verbesserung der Verarbeitungsgeschwindigkeit. Wir haben eine detaillierte mikroarchitektonische Gestaltung basierend auf der Architektur eines bedeutenden industriellen Mikrocontrollers durchgeführt und den Strom- und Energieverbrauch für mehrere Benchmark-Programme bewertet. Unsere Bewertung zeigt, dass der vorgeschlagene Befehlscache den Energieverbrauch in einem ziemlich breiten Spektrum praktischer NV-Mikrocontroller-Konfigurationen erfolgreich reduzieren kann.
Kim et al. (Mittw.) haben diese Frage untersucht.