The number of battery-powered devices is rapidly increasing due to the widespread use of IoT-enabled nodes in various fields. Energy harvesters, which help to power embedded devices, are a feasible alternative to replacing battery-powered devices. In a capacitor, the energy harvester stores enough energy to power up the embedded device and compute the task. This type of computation is referred to as intermittent computing. Energy harvesters are unable to supply continuous power to embedded devices. All registers and cache in conventional processors are volatile. We require a Non-Volatile Memory (NVM)-based Non-Volatile Processor (NVP) that can store registers and cache contents during a power failure. NVM-based caches reduce system performance and consume more energy than SRAM-based caches. This paper proposes Efficient Placement and Migration policies for hybrid cache architecture that uses SRAM and STT-RAM at the first level cache. The proposed architecture includes cache block placement and migration policies to reduce the number of writes to STT-RAM. During a power failure, the backup strategy identifies and migrates the critical blocks from SRAM to STT-RAM. When compared to the baseline architecture, the proposed architecture reduces STT-RAM writes from 63.35% to 35.93%, resulting in a 32.85% performance gain and a 23.42% reduction in energy consumption. Our backup strategy reduces backup time by 34.46% when compared to the baseline.


翻译:随着物联网节点在各领域的广泛应用,电池供电设备的数量正在快速增长。能量采集器作为嵌入式设备的供电替代方案,可有效替代电池供电设备。能量采集器在电容器中存储足够能量以启动嵌入式设备并执行计算任务,这种计算模式被称为间歇计算。能量采集器无法为嵌入式设备提供持续电力,而传统处理器中的所有寄存器和缓存均为易失性存储。因此需要基于非易失性存储器(NVM)的非易失性处理器(NVP),以便在断电时保存寄存器和缓存内容。基于NVM的缓存会降低系统性能且比基于SRAM的缓存消耗更多能量。本文针对第一级缓存采用SRAM和STT-RAM的混合缓存架构,提出了高效放置与迁移策略。所提出的架构包含缓存块放置和迁移策略,旨在减少对STT-RAM的写入次数。在断电期间,备份策略会识别关键块并将其从SRAM迁移至STT-RAM。与基准架构相比,所提架构将STT-RAM写入次数从63.35%降至35.93%,实现了32.85%的性能提升和23.42%的能耗降低。此外,与基准方案相比,我们的备份策略将备份时间减少了34.46%。

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