people.eecs.berkeley.edukrste/papers/brianp-meng.pdfchannel request buffer load buffer store buffer...

Post on 17-Mar-2020

29 Views

Category:

Documents

0 Downloads

Preview:

Click to see full reader

TRANSCRIPT

��� ����� �� ��� � ���

��

����� �� ������

��������� � �� ��� ������ � �������� � ����������� �� �������

�������

�� � ��� � ���������� � �� ������������ �� �� ������ �

� ���� � ����������� �� �������� � ����������� �� ������� �������

� ��

������������� ��������� ! ����� " #$

� � %&&'

�� ���( ���)* ��� ����� �����+��*

�� ��� ����� �� ��� � ��� ��������� � �������� ��

���������� �������� � ��� �� ��������� ����� � ��� ����� �������

�� ,�� � �� � ��*

���� * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

��� ������ � �������� � ����������� �� ������� �������

� � %&( %&&'

�������� ��* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

-���� �� �+�.�

����� �� /������

����� �����+���

�������� �� * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

����� �* ����

� ��� �( ��� ������ �������� � #� �� �� ��������

��� ����� �� ��� � ���

��

0�� � �* / ����

��������� �� �� ��� ����� �� ����� ���� ������� ��� ��� ������� ��������� ��� ��� ����� �� �� ���� ���������� �� ��

���� ������ �� �� ��� �� ������� �� ������� ��� �� ����� ���� ������� ��� ��� ������� �������

�� �����

������ ������ ������ ���� � ���! �� ��������� �� �"� #��� ������ �� ������ � ������$� ��� �� ������ �� ��"����� � � ���� �� ��%#��%� � ������ �& '� � �� �� ����� ���� ��� �� ������ ���� � ��� ���� ��������� ��%#��%� ��� ���������� ��� ������������ ����� ��� �� ����������� ��� ��� ����� � �� �� ������������& (�� ����� ��������� �� ������ ��� �"�������� �� �� ��� ��#�%� � ������������ %�� ��"� ���� �� ��%� #��"��� ����� �� �� ���� � ��� ���� %�������������� ���������� ������ �� �� �����& �� ��� ��������� ��� ������ � ����� �� ��)� ��� ������ ��������� �� �)��� �� ��� �� ���� �������� �� ������ ��� �� ����� �� ����� �� �"�������& (� ������� �"� ��� ������ ������ ������ �� �� �� �� ��� ��������� ��� ��� ��#����� � ����� � � � ������� ��� �"�������& (� ������ ����� %��������*�� �� ��� ��#����� � ����� ������� ���� �"� ��� ��� �� ��"���� �� �+&,- ������� �� �� �� ��#�� �� ����� ������ ������ %��� ���� ��� ������� �� ,&,-�� �� ����� ��� �������&

(���� ���� "��� . / ��� �����"�0�(����. ��������� 1 ������

��������������

'$� ��2� �� ���2 �� ��"��� � / ��� �����"�0�� �� ��� �� ����� � ��� �������� �� '

%� 2�� �� ��� �����& 3���"� ' %�� ����2� � ��%��� ������ �� �"� �� ���������

��� �)����"� ��������& �� ����� ������ ����� ��%� �� �� ����� ��������� � %��

�4� ����� ���� �������� ��� ����� ��"�&

'$� ���� ��2� �� ���2 � �� 5����� �� �� ��"������� ���������� �� ������� ���

��� �"��� �� ���6� ��� �������� & 7�� ����� ������ �� ���#���2��� ��� �4#

�����"� ������� ��� �� � �� �� � ����� ��� ������ �������� ��� ' %���� �"�

� ������ ��� %���&

8������� '$� ��2� �� ���2 �� ��������� ����0�� �� � �� � ��� ������ ����� �

��� ���� �������� � ������ �� � �����& '$� �� � �� ����� � ���� �� �� � �����

%���% �� � ����� ��� �� %���� �"� ��2��� ��� �� ��"� ������ �� ����� ��� ���

����� � ��&

9

��������

� ����������� �

+&+ ������� 3� 2 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & +�

� � ���� ���� � �� �� � ��

�&+ �#'' ���� :"� "��% & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & +�

�&+&+ ���� �� ���� � & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & +;

�&+&� �#'' ���� ���� � �������� & & & & & & & & & & & & & & & +<

�&+&9 �#'' 1�%� ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & +=

�&� ���� � ������ ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ��

�&�&+ �'1 '��� ���� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ��

�&�&� ������� ������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �+

�&�&9 ���� � ������ & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ��

�&�&� �#'' ���� ���� ���� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �;

�&�&; ����� ������� 5�)� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �,

�&�&< ��������� ������� ������ & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �=

�&9 1����� ������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9�

�&9&+ ��� ��� ( ������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9�

�&9&� ������ ������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9+

�&9&9 1�%� ������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9+

� � ��������� ��

9&+ (� ���6� ��� �������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9�

9&+&+ 1����� ������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9�

9&+&� ������ 1� ����� � & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9;

9&+&9 ���������� >��� ��� ��� ��� �� ����������� & & & & & & & & & & 9?

9&� 1������ '������������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9?

9&9 5����� 2 ��������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9,

� ���� � ����� ��������� ��

�&+ ������ ������ ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ��

�&� ��� ��� ������� 1������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �;

�&�&+ > ����� ��� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �<

�&�&� ��� 5��2 ������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;+

�&9 ������ ��������� 1������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;9

�&9&+ ��%#5���� ��������� 1������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;9

�&9&� 5��2 '��� ���"�� ��������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;�

�&9&9 ����#5��� �#3 ��� ��������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;;

�&9&� ������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;;

�&� 1�%� ��%� 1������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;,

�&�&+ 1�%� ��%� ��������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;=

�&�&� ������ 1�%� ��%� 1������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & <9

�&�&9 ������ 1�%� ��%� 1������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & <=

�&�&� '����� �� 7��#��% 1 ������ & & & & & & & & & & & & & & & & & & ?+

�&; ����� � & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ?9

�&;&+ ������#: �� �)���� �� �� 1����� '��� ������ & & & & & & & & ?9

�&;&� 1����� ��������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ?�

� ��������� ��

;&+ 8��� � 3� 2 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ??

;

���� �� �����

�#+ ���� ��� � ������� � & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & +<

�#� � ���� ���� :�� ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & +?

�#9 1�������� � ���� ����� �� ����"� ��%� & & & & & & & & & & & & +?

�#� 3 ��� 8����%�� �� ���� �� ����"� ��% & & & & & & & & & & & & & & & & & +?

�#; � ���� ����� �� �)� ��� ��%� �� 5��2 & & & & & & & & & & & & +,

�#< �#'' ���� 1�%� ����� ( ��������� ������"� ��� �� �� 1� ��#

������ � �� �������� %�� � �������� ���� �� ������! & & & & & & & & & & +=

�#? ���6� ���� � ������ & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �+

�#, (�����. ,#%� � ��� � '��� ���"�� �� ��� � ������� & & & & & & & & & & �9

�#= ���� � ������ & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ��

�#+� � ���� ���� ���@�% & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �;

�#++ 7��#��% 1 ������ 1����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �?

�#+� ���#( ��� 1������� '����� ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �,

9#+ (� ���6� �������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 99

9#� ���6� ��� �������� :�A��� 7�� � �� & & & & & & & & & & & & & & 99

9#9 ��� ��� �� ����� ����� 5�� � & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9,

9#� ��� ��� �� ����� ����� 5�� � 1���� ��! & & & & & & & & & & & 9,

9#; ���� � ������ 8 ������� �� ���5� 5����� 2� & & & & & & & & & & ��

9#< ���� � ������ 6������� �� ���5� 5����� 2� & & & & & & & & & & & ��

�#+ ���6� �������� ������ ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ��

�#� 1������ ��� ��� ( ��������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �<

�#9 �)��� �� > ����� ��� �� ������� ��������"� 9�#���� ���� 6���� & & �?

<

�#� > ����� ��� "�& ��� �� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �,

�#; > ����� ��� "�& ��� �� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & �=

�#< > ����� ��� "�& ��� ��B���� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;�

�#? 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� > ����� ��� & & & & ;�

�#, '���2 ������� "�& 1� �� ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;�

�#= 5��2 ������� "�& ��� �� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;�

�#+� 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� 5��2 ������� & & ;9

�#++ ������ ������� 1� �� ����� '����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;;

�#+� ������ ������� 1� �� ����� '����� +#������ ������ �����! & & & ;<

�#+9 ������ ������� ��� ��B���� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ;?

�#+� 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� ������ ������� & ;?

�#+; ��������� ���� 1�%� ����� ( ��������� & & & & & & & & & & & & & & ;=

�#+< �����% 1�%� ����� "�& 1� �� ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & <+

�#+? �����% 1�%� ����� "�& ��� �� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & <+

�#+, �����% 1�%� ����� "�& ��� ��B���� & & & & & & & & & & & & & & & & & <�

�#+= 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� �����% 1�%� ��%�

����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & <�

�#�� �(1 1�%� ��%� 3��� "�& 1� �� ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & <�

�#�+ �(1 1�%� ��%� 3��� "�& ��� ��B���� & & & & & & & & & & & & & & & & <�

�#�� 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� �(1 �����% 1�%#

� ��%� 3��� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & <;

�#�9 1� �� ����� ������� �/� ������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & <<

�#�� �(1 ��� 1�%� ��%� 3��� "�& 1� �� ����� & & & & & & & & & & & & & & <?

�#�; �(1 ��� 1�%� ��%� 3��� "�& ��� �� & & & & & & & & & & & & & & & & & <?

�#�< �(1 ��� 1�%� ��%� 3��� "�& ��� ��B���� & & & & & & & & & & & & & <,

�#�? 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� �(1 ��� 1�%� #

��%� 3��� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & <,

�#�, 1�%� ��%� 1����� "�& 1� �� ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & <=

�#�= 1�%� ��%� 1����� "�& ��� �� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ?�

�#9� 1�%� ��%� 1����� "�& ��� ��B���� & & & & & & & & & & & & & & & & & & ?+

?

�#9+ 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� 1�%� ��%� 1����� & ?�

�#9� 1� �� ����� '����� �� 7��#��% 1 ������ �� 1�%� ��%� 1������� & & ?�

�#99 ��� ��B���� '����� �� 7��#��% 1 ������ �� 1�%� ��%� 1������� & ?9

�#9� 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� ��� 1������� & & & & ?�

�#9; 1� �� ����� "�& 1����� ������ ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & & ?;

�#9< ��� �� ����������� "�& 1����� ������ ����� & & & & & & & & & & & & & ?<

�#9? ��� ��B���� "�& 1����� ������ ����� & & & & & & & & & & & & & & & & & ?<

,

���� �� �����

9&+ ���6� ��� �������� 1� ����� � & & & & & & & & & & & & & & & & & & 9<

9&� ��� �� ����� ������ �� �#'' ���� :�� ������ & & & & & & & & 9?

�&+ 1�%� ��%� ��������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & <�

�&� �#'' 1�%� ����� ���������� & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & <�

=

������� �

������������

�� ��"����� � � ���� �� ��%#��%� � ������ �� �� �� ���� �� � ������$� ��� ��

������ ��� �� �� ���� � ������ ������� ����������& '� �� �� ��� � ���� ���� ��

����� ���� � ��� �� ����������� %��� ����������� ���������� �� �� �����&

(� ��� ��� ��� ���� �� ��%#��%� ���� � �������� ���� � ���� ���� ���

�� ��%� �� ��%� %�� ��� �� ���� � ���������� ������� ��� ��%� �����������&

������"����� � ��� ��� �� ��%� �� ��%�� �%�"� � ��� ��� ����� � ����������

�� �� ����� �������& ��� ������� ���� �� ��� � �)����"��� ������ ��� ��� ��#

�� �� ����� � ����)&

�)����"� �� �� ����� ��� ��� �� ���������� �� � ���� � ��� ������ ��

����� ������4& �� �� ������ ���� ���� �������� �� � ����� �� ����������� ���� �

������� ��� ���� ���� � ����� �� ������ ���� ���� ���� �)����"��� ���

���� � �������� ���� �� ��� �� ���� � �%� �& (��� ������� �������� ��� �"� �

� ������ �)��� �� �� �� �� ����� ��� ��� �� ����������� �� �� ������&

'� ��������� ���� � �#'' ���� ���� ��������� � ����� �� ��)� ���

��%� #��%� ������� %�� �)� "� ���� ��� ��� �� ��� �� ��"���� �� �� ���� �� �� #

�� �����& �� ��� ��#�%� � ���� � ������ ���� �� ��� � �)����"��� ������ ��

� ��������� �� ��� ���� ���%��� ���� ��)� ��� ������& �� ��)� ��� ������ � � � ��� #

���� �� ��)� ��� �� ����������� ��� ��� �� � ������4 ���2&

(�� ����� ��� ����� ���� ������ �� ���� � ������ ������ �� ������� �����

�% � ���#%� �� ��� ��������� ��� �� �������� �� ��4���*� �� �� ����� %���

+�

������*��� �� ��� �� ��������& (� ����� ��������� �� ������ �� �� ��� ��#�%� �

���6� ��� ��������� �� %��� �� �� ������ ��� �"�������� �� "� ���� ������

��������&

���6� ����%� �#���� ����� � ������� �� �� 6�% ��� ��! �� �� ���#�� ���� � �#

� ������� ��������� � ������� �& (� ���6� ��� ��������� �� � �� � �������#

�� ���� ��� �����#��������� ��� ������ �������� �� ��� %�� �� ���6�#� � �#

����� & (� ���6�#� � ������ �������� �� � �'1� ���� �� � ������ ��� � �#����

"���� #� ��� ����C<D& (� � ������ �������� � ������ 9�#25 ����& ��� �������� ��

�� ���6� ��� ��������� � � ����� � �� ��� % ������2� �� ��� ����&

(� ���6� ��� ��������� �� ������ �� �������� ��� ��� ������ ��������

��� �� ������ ���� ������� ����%��� �"�������� �� ���� �������� ��� ��������������

�� �� ���� ������ �� � ��"�� �����������& ������ � ����� �� ��)� ��� ������ ����#

���� ��� � ����� ��@����� �� �� �� ����� ��� ��� �� �� ���� ������ �� �� �������

��� ����� ������� � ��� ��� �� � �� ��������. �� ��� ��� ������� ������� �� ������

��������� ������� ��� �� ��%� ��%� ��������� ������& (� ��� ��� ������� ������

���� ����� �% ���� � �������� � � ������ ���� �� ������$� � �%� �& (� ������

��������� ������ ���� ����� �� � �� �� %�� ����������� ������� � � ������ ��

� ��"�� ���� ���& 8������� �� ��%� ��%� ��������� ������ ���� ����� %�� �

��� �� �� �� ��%� �� ��%�� ��� %�� �� �� "� ���� ��%� ��%� ������ �� �����

���� &

(� ���6� ��� ��������� �� ���� ����������� ��� �� � �%� �� �� �

� �� ������� ����� ��"��� ��������� �� � ���� ����� ��� �� � �����#���� ���

����%� � �����& (� ����%� � ����� ����%� ���� ������ ��"�������� ��� �"��������

%��� �� � �%� � �������������� %��� � �"��� ���#%� �� ��%� ����� ������& (�

� ��� � ���� ������� �� ��� ����� �� �� ��� �� ��� �������� �� ��"���� ��� �"������

�� ������ ��������&

++

��� ������ ����

1 �"���� %� 2 �� ��� ��#�%� � ���� � ���� ���� � �� ������� � ��� ��� �� ��%� #

��%� ���������& �����* �� ��&C9D �"� ������� ���� ��� �� ����#���� �������� �

���������� �������� �� ��� �� �������� ��� �� ����"�� %��� ����������� ���� �� #

�� ����� �� ����������� ��������� ��� ��%� ��%�& (� ���� ���� ��� ����% ��

��� �� ����� ���� �� � �� ���� ����� �� ������� �� ��� �� ���� � ��%� ��� ��%�&

(�� ��2�� ��"������ �� ������� �������� �� ���� � ��� �����. �� � ���� � ������

�������� � �� ���� ���� �� �� ��2��� ��� � ���������� ������ %��� ��� �� �� ���� ���&

(� ���� ���� ����� �� ��� � %��� �� ��%� ��%� �� ��� �� �"��� ��������� ���

������ �� �� �� ����� ������� �� �����"����� �� ��� �� � ���������� ������&

8� � ������ %�� � �%�#��"�� ����� �%�"� � �� ���� ���� � ��� �������� � ��

�4�� ��� ���� � ��������& 8�� �� ��& C;D �"� ������� ���� ��� �� ��� � ������

������ ������ � �� �� ����� ������ 2�� �� ���� ��� ��#����� � ����� �� ��������

�� ������ ��%� ��� ��%� �� ���� �� ���� �� ��������&

7�%�"� � �� ��������"� ���� ���"�� ���� ���� �������� ��� �� ������������ ���

�� ��� ���� %��� ��� ��� ����� �4���� ��� �������� "���� ������ #���� ��� �������

�� �4�����!� ��%� ��%� ��������� ��������� � � ����� "�������� �� ������� ���� ��

��� ��������&

�����* �� ��&C9D ������� �� � �%� � ��%� #��%� ��������� �� ����� %�� �

������� �� �� ��� ����� ������� %�� ��%� � ��%� ��� ����"���� ���� � ���2�

���� �����4� �%�����& �"� � ��� ��� %��� ��2��� ��� �� �������� �� �� �� ���

� ����� �� ��%� �� ��%�& (�� ��� ��� �� �� ��"������ �� ������� �� � �%� �

���� ������� ��� �� ���� "��� ���%��� ��%� ��%� ��� ����"����� � � ��� ��� �� &

6����2 �� ��&C?D ���� � ����� ����%� � ������������ �� � �%� � ��%� ���#

������� ���������� �������� � ��� ��� �� ��� ��#�%� � ���� ��������� ���������&

(��� ��������� ������ ��� ����� �4��� �� ������ ����� ��� �� �� ��� ����� %��

�������� � � ���� ���"�� �� ��� ����&

(�� �� ��� %� 2� �%�"� � ������� �� � ����� ������ �� ��������� ���2� �� ��#

���� ��������� ��"����& (�������� �������� �� ��#�� �� ����� ���� � ��������

+�

��� �� ���� ���"��� ���� ����� �� ��� �������� ���� � ����� � � ��� �4��� ��& ����#

��������� ��#�� �� ����� ������� ��������� � "���� ���� %��� ���� ��� ������������

��)� ��� ���� � ������ ����� �� ��� �� ����� � ������ � ���� �� ���� �� ��� ����#

���& (� ��� ���������� �������� ��� �� ��� � ���� �� "� � ��)� ��� ������ �� ���

� ������& '� ��������� �#'' ���� ���� ��� ���"� ����� ��)� ������ ��� ��

�� �� �� �� �� ����� ��� �� �� �����"� ��� ��#�� �� ����� � ����)� �� ��%� ��%��

��� �� ���� ���� ���� �� ���� �������& (�� ����� �� ��� � �"����� ����

�� ���� �������� %���� �� � ���%� 2 �� �� ���6� ���� ������& �� �� ����#

%� � ��� ����� ��������� ���"� ��� �� ����������� � � �%� �� ��� ����� �������

������ �� � �%� � ��%� #���������� �� �������� %�� �� ���������� ��� ����%� �

����� ������ ��� �)����"�����&

'� �������� �� �� ��� ���������� ������� �� ��%� ��%� ���������� ��4�� ��

��&C,D � ����� ���������� ���� � �������� �� ��� �"� ��� ����%���& (��

������� ��� ��� �� �� ���� �� ������ ������������� ��� ����"��� ���������� ���#

� � �������� ��� � ���������� ��� �"� �� ��� ����%���& ������ ��� %� 2

���� ������� �� �� �� ����� ������������ �� ��� ����������� �� ��� ���� �����

��� �� �����������E �� ���� ���� %��� �� ����� � ��� ���� ��� ����"����� �%�� ��

��� %��� �� ����"� �� ���� ����& ���� ��� �� ��� � ��%� ��%� �� � ����2�� ���

����� "� ��%� & (�� ����� �� ��� � �"����� ���� � ��������� �������� %���� ��

� ���%� 2 �� �� ��� ��#�%� � ��� ���������&

(�� ����� ������ ���� ��� � �"���� %� 2 �� ��"������� � ���� ��#�� �� �����

��� ��������� %�� ���������� ���� ��������& '� ��������� �� ����� �"���#

���� ���� �������� %���� �� � ���%� 2 �� ��� ������& 8������� �� ����� ���������

���������� ������ �� ��� �"��� �� ��� ��#������� �� �� ��� ���������&

+9

������� �

������ ������ ��������

(� ��#�� �� ������ ����� ��������� ���6� ��� ��������� ������ ����������

� ����� �� �� �� �����#���������� ��� ��%� �������� ���������& (��� ���#

������ � � ����������� �� � �� ��� �� ������� %�� ���� ���� �% ���� � ��������

� � ������ �� � �%� �� �� %�� � �� ��� � � ������� ��� %�� ���� ��%� ��%�&

(�� ����� � ������ �� �"� "��% �� �� ���6� ��� ������& 8� ��� �� � ������

�� �"� "��% �� �% �#'' ���� ���� ��� ���& '� ��� ��������� �� � ������� �

�� �� ���6� ��� ���������& 8������� �� ��������� �� �������� ��� ��� ��

����������� �� �� ������&

��� ��� ��� !"��"#��

(� ���6� ��� ��������� �� �������� �� ���� ���� %�� �#'' ��� ��� �����

������ ���� �����! ���� ���� ����� ������ ���! ���� � ����& ���

������ ������ ������ ���� �! ���� ��� ��� � ���� �� ��� ��� � �� �� ��

���� ��� �������� �& ���� ����� ��� ����! ���� � � ������ ����2�� ���

����& (�� ����%� �� ���� �� �� ���������� � ����� ��� �"��� ��� ����%���&

�#'' ���� ���� � � ������#���� ����� ����#����# ��� ���� ����& ���#

����# ��� ��������� ��� �� ���$� ���� ��� ��� ���� �� �%��� �� � ������� �� ��

������� ���& ��� �� �� ��� � �"������� �� ��� �� ����� ��� ������� ���� �� ��

����2& (�� �������� �� �� ���� � ������� �)����"��� ������� �� %��� �� �� ����

+�

���E �� ,#��� � ��� �� ��� � �� �� ���� ����%��� �� � +<#��� ������#����#

��� ���� ���& �#'' ���� ��)� � �� � ���� � ��� ��� �� �� �� �� ��%�

�����������& �#'' ���� ��� ��� �� � ��%� ������ "������ �� �������� �� � �"�����

� ����� �� ��%#��%� ��� ����� �����&

����� ��� ���������

(� ���� � ��������� �� �� ���� ��� � � ��� ������ � ����� �� � ����� � ���

��� � � � ����� �� � �� � ����� �� ���� �& ��� ���� ��� �� � ����*�� ����

���2�� �%�� ��� �������� �� ������ ���� �� 8��� � �#+& �� �� ����� ��"��� ���

��� �������� � ����� �� ����������� ���2�� ��� �� %�� �������� �� �����������

��� ���� � � ��& (��� � ��� � � ��"���� ���� �%� ��� �������& ��� �%

�������� ���� ����� �� ������� %�� ������� ���� �� ��� ���&

���������� %�� ��� �� ���� � ��� �� �� ����������� ��� �� ����� ������� ��

����� �� ��*� �� �� ����� ����� �� ���� � ��������� �� � ������ �% �� �� � ��&

(��� ����� ������� � ������ �� ����� ������ �� "������ �� �� � ��$� �������� ���

���� ��� � �� ��� ������� ������ �� ���& �� ��� ��������� ��� �� ����#����������

�� ����� ������� � ���� �� "� �� � �% ����& (� �% ���� ���� �� �� ��� ����E

���������� �������� �� �� ���� �% ������ ���� � � ��������4� %�� ������� ��

��� �� ���� ������ �� �� % ����� �� � ��� � �� �� ���� ����& ��������� ��)� ���

�%�� �%�"� � ���� �� � ��� ���� �� �������� 1 ��� ��! �����%�� �� ������� ��

��% �% ���� �� ����� ������� � ����"�����!& ��� ���2 ��� �"� ��� ����"� �%&

3�� �� ���� ��� �� % ����� ��� �� ���� �� � �"�� ���� �� ��� �� ���� �����&

(�� ���� �� �� ������ �� ���� 2��%� �� �� % ���# ���"� � ����& (� ��� ����

�� ��� � %��� �� ��� % ���# ���"� � ���� �� ���� ���� ���� �� ���� % ����� ���� �

�� ���2 ��� �� � ��� ��� � ����"����&

�� �� ��� ������4 �� ���� � �� ���� ���� ���� "� ���� ���� � ������ ���#

�� �� �� �� ���� ����� ��� ���� � � ���������� ��)� ��� ������ �� ���� �� �� �� �&

������ ����� �� %�� �4���� � �� ��� �� �� ������� �������� %��� �� ��� ����� ��

�% ������� %�� ���� � � ��� �� ��� �% ����"������ %��� �� ��������&

+;

Active Row

Bank

Precharge Activate

data bus

Write

Read

Row

Column

command & address busses

Controller

8��� � �#+. ���� ��� � ������� �

����� ����� ��� ����� ���� �

�� ���� ���� ��� � � ��� ������ ����� � ���� ���� � �������� ���� ���� ��

��"� �� ������& 8� ��� �� �% �� �� �������� ���� �� ����"����& (�� ���� �� ���#

����� �� �� �% ��� ����� ��� �� �� ���2$� ����� ������� �& :��� �� ��� �� ����

����� �� ������ �� ������� �� �������� �� �� ����"� �% ��� �� ��������& '� � ���

������� �� ������� �� ������� � �������� � ��� �� �������� ��� �� ���� ��

�"������� �� �� ���� ��� ���� ����� �� ������ ���� & (� �� ����� �� ������ ���%���

�� ����� �� �� ��� ������� ��� �� ����$� �"���������� �� �� ��� �� 2��%� �� ���

������ ������! �������& ���� ���� ��� ���� ��� ��� �� �� �� ����� �� %��

� ������ ��� � % ��� ������� �������� � ����� �� ���������� �������& '� � ��� ��

������ �� �� � �� �� ����� �� �� �� �4������ � ��� � �� �% +�� ������ � %����

��� � �� �������� �� ������� � � ��� ? �� ����������& �� � ���#���#����

���� �� �������� �� ��2� ��"������ �� ��� �� �� ��� ����� �� � ���� ����%���&

� � ���� ��� ������ �� ��� �� ����� ��� ������� ���� �� �� ����2& � �� ��

�� �� �� ��� �� ��� �� ��������� �� A��� �%� ������ �)��� �� �� ��� �������!& �

������ ����"�����# ��� ��������� %�� �� �� ����� �� �� ������ ���� �� ��� � �#�&

��������"� ���� � % ���� �� �� ����"� �%� ��� �� ������ �� ����2�� �� �� ����

+<

command

data bus

ACTIVATE READ

0 1 2 3

address bus ROW COLUMN

8��� � �#�. � ���� ���� :�� �����

��� ��� ����� � ���& '� �� ���� �� � ���� ������ �� %�� � �� �� ����� ��

�� �� �4������ ���� � % ���� �� �� ����"� �%� ��� �� ������ �"� � ��� ����� �� ��

���� � �� ��� ��� ���� �� � ������ �� �� ���� ���& (� ������ �� ���� ���������

���� %��� ����� �� �� ������� �� � ���������� �� ���� �)��� � �� �� ��������

�� �� ��� �������� �� ������ ���� �� 8��� � �#9& (� �������� �� ���� ���� ��

��� ��� ���� ��� % ���� ��� ��� �� ������ �� ��� ���������� ������& 1� �� ����

� ��� ���� � % ���� � "��� "� ��� ���� �� � �� ���� ����� �� ���� ������ ���%���

�� ��� ������ �� ������ ���� �� 8��� � �#�& '��� ���"��� ��� ��� % ��� ��� ������

�� ��� � ��� ��� ����� ���������� �"� ���&

command

data bus

READ

0 1 2 3

READ

0 1 2 3 0 1 2 3

READ

address bus COLUMN COLUMN COLUMN

8��� � �#9. 1�������� � ���� ����� �� ����"� ��%�

command

data bus 0 1 2 3 0 1 2 3

WRITE READ

address bus COLUMN COLUMN

8��� � �#�. 3 ��� 8����%�� �� ���� �� ����"� ��%

��������� ��)� ��� �%� �� �� ���� ���2 ��� ���� ���� �� ���������� �"� ���&

�� ������� ���� �� 8��� � �#;� � ��� �� � ������ �% ���� �� � ��� �� �� �� ���2

��� ����"����� �� �� ��% �% ���� � �� ��� ��� �� ������& (� � ��� �� ���

����"����� �"� ��� �� ��� ���� �� �� � ��� ?;- �� �� ���$� ����%���& (��

�"� ��� ��� �� ������ �� ������� �������� �� ��)� ��� ���2� �� ��� �� ����

+?

������ ���%��� �� �������� ������ �� �#;&

command

data bus

PRECHARGEACTIVATE READ

0 1 2 3

ACTIVATE READ

0 1 2 3

8��� � �#;. � ���� ����� �� �)� ��� ��%� �� 5��2

�� �� ���2� ��� ��� �������������� � ������� ��� �� ���� �� � �� ������ ���2

���������� ������������� �� %�� ����� ���2 �� ������ �� ���� �� �� �������

%��� ��� ���� �� ���� ��� ���������� ���%��� �� ���2�& (� ���� ������ ���%���

����"����� ��� ��� �� ��� ���2� �� �4������ ����� �� ���� �� ����"��� � ��)� ���

���2& ������ ��� ���� ����% ���� ��� �"����� �� ����%���� �� �� �� �������

������� ���� �� %�� � ������ �������� � ��)� ��� �% ��� �� ���� ������ �� ���

���2 �� ���"�������&

'� � �� �� � �� �� ���� �� ��� � �� ��������� � ��������� ��� ��� % ���

��� ������ ��� ���� ������� �� ����#� ��� �� @��& 3�� ��� @�� �� ���� �� ���2

%��� ������������� � ��� �� �� ���2 ���� �� ��� � % ��� �� �� �� ���& (�� ��

���� ���� %�� �� �� ������� ��� �� ��4� ������ �� � ���2 %��� �� �� � ��)� ��� �%

��� �� �� ��� ������&

�� �� ���� ���� � �� �������� �� �� ���2��� ��� ���� �� �������� �� ��

���� � ��"����& '� � �� �� � �"��� ��� ��"��������� �� ����� �� ���� ��������

���� �� �� ��������� �� ����& ��� �� �� ������� ������ �� �� ���� ���

�� ���� � ������ �% �� �� ���� � � ��& �� ���� ��� ������ ���� ����� %��

�% %��� �� �� ���� ���� ��� �� �� �������& ��� �� �������� ���� �� ������

�� ��� � %�� ��� �� �"� ��� ���� "�� ���%��� �� �� �������� �� + F ����� ��

�%�! ����� �� ��4���� ���� "�� �"� %�� ���� �� ��� ������ �� �� ��� "����&

8� ��� �� �� �� ���� � �� ��� ��� �"� �� ����"� �%�& ��� ���2� ���� �� ��� �

�� � ��� ��� ���� � �� �� �� ������� ��� �� ������& (�� ��� ���� �� ����������

�"� ��� %�� � �� �� ���� ���� � �� ��� �� ���� � ��������&

�� ����"����� �� � �% %��� �� �� �� �������� �� � �%� ������� �� �� ���#

����� �� ��������� � �� ��� �%� �� ����� ��� ��� ���� � � ����"���� %���� �� �#

� �� ���� "��& '� �� ���� � ���� ���� ��� ��� ����� ��� �� �%� %��� �� ��������

%�� ��� �� ���� � �������� �� �� �� �� �� ����� ������� ��������� ���"� ��� ��

+,

�"�����&

����� ����� ����� ���

'� � �� �� ����� "� ��%� %�� ����� �#'' ���� �)� � ����� �� ��%� �����&

��� �� ���� ����� �)� � ���������� ��"���� �� ��%� %��� ��� ����� �� �� �����&

����"� ��%� ��%� ����� �� %�� �%� ��� ����� ����"����� �)� � ���������� ��%�

��"���� %�� ������� �� �� ����� ��� �������& 3�� �� ��%� ��%� ���� �� �4�����

�� ������� ��� ���� ����� ���� �� � ����� ����� �� ������ �� ����� ���*�#

����& ����"� ��%� ��%� ���� �� �� �� ��"���� ���� 8���#�4�� ��� ���%#�4�� ����&

�4����� ���%#�4�� ����"� 1�%� ��%� ���� �� � � ���� ����� ���*����� ����� ���

�� ��%� ����������� %��� �� �� 1�%� #��%� ���� �� � ����� ������&

1 ��� �� 1�%� ��%� �� ������ �� ����"� 1�%� ��%�� ��� ���� �� ��� ��� ���2�

�� � ��� ��� ���� � ���� ��� �� ����& (�� ���� �������� ���� ��%� ��� ����

����"� 1�%� ��%� ����� ��� ���� �� � ������ ����� �� ���� �� ���%#�4�� ����"�

1�%� ��%� �� ��� � �� ����"���& (� �������� � ��������� ���%��� ��� �#'' ��%�

������ %�� ���������� ����� ���*����� ������ � � ������ ���� �� 8��� � �#<&

ACTIVE

Active Powerdown, Fast−Exit Active Powerdown, Slow−Exit

PRECHARGED

Precharge Powerdown

Self−Refresh

2 6

200

3

3

1

16

1

1

1

(1) (1)

(0.5)

(0.01)

(0.1)(0.25)

8��� � �#<. �#'' ���� 1�%� ����� ( ��������� ������"� ��� �� �� 1� ����#���� � �� �������� %�� � �������� ���� �� ������!

5�� ����"� 1�%� ��%� ��� 1 ��� �� 1�%� ��%� ���� � ��� �� ��� �� �� �#

�������� ����"����� �� ����� ��� ��� ��%� �� ���2 ��%�& ����� ��� ���2� ���� ��

+=

� ��� ��� �� � �� �� �� ��� �� �� �� ����� ��� %��� ����� � � �������� �� ��

1 ��� �� 1�%� ��%� ����� �"�� �� �� ��� %�� ��������� �� �� ����"� 1�%� ��%�

�����& �%�2����� �� ���� �� ������ ��� ��� ��%� ��� ���2 ��%� ��� �������

� ������� ���� ������ �� ��%� & �#'' ���� ��� ���� �� ����#��� �� ���� ��

%�� �� ��� �� ���� ������ ��� ��� ����� ���� ����� �� �� �� �� �� ���� ���� &

(� ��� �������� ���� ��%� �� ����#��� �� ���� ��� �� ��� ��� ����& ����"��#

��� �� ���� �%�"� � ��� ������ � � �������� �� �� ����� �������� �� ����"����� �

��� ��� �� ���� �� ����#��� �� ���� ���� �� ��"� �� ��� �� ������&

��� ����� �� ��� �� #��

(� ���6� ��� ���������� ������ ���� �� 8��� � �#?� �� � ��#�� �� ������

��� ��#�%� � ��� ��������� �������� �� ����% ���� �������������� �� � �����

�� ������ ��������& (� ������ �������� �� � �'1 ������ '��� ���� 1� �! '��� �����

� ������� ������� � � ����� ������� 5�)� � � ��������� ������� ������ � ���

� ����� �� ���� � �������& ��� �� ���� ���� � ������� ���� ����� %�� ���

� �� � ���� ����& (��� ������� ��� ��� �������������� ������ � ������ �#

����� ��� ��� �� �������� �������& (�� � �"���� ������� �� ��� �� �� ������ ��

������� ��� �� �� "���� �� �� ������ ��� ��� ��� �� ���� ������� ��� ��%� ��%�

��� ���� ����&

����� ��� ���������

(� ���6� ���� � ������ ���� ����� %�� �� ���6� ��� "�� � ��������� �'1

�� ��� '��� ���� 1 ������! ����������� ������ �� ��� �7*& ��� �'1 ������ ��������

�� � ���� �� ��� ����� �� �� �� �� ��� � ��������4�� 9�#��� ��� ���F���� ���& (�

�'1 � ������ � �"���� �� ���� ��� ��� � ������� �� ������ ��� %� ��� �#���� %� ���

��� ,#%� � ���� �����& ��� ���� ������� ���� � � ������ ����� �� �� � ��������� �"�

�� �'1 ������& 5���� 7���#3� �� ��� 3� � ��� �� ��� ���� � � ������ + ����� ��

�� ��� ���� + �� ����!� %��� 6��� ��� �� ���� � = ������&

(� �'1 ���� �� ������ �� �� ����� ����� 8'8: ��� ����%� �� ��� ���#

��

Channel RequestBuffer

LoadBuffer

StoreBuffer

Access Scheduler

Power Scheduler

DRAM Controller

32 32

Channel RequestBuffer

LoadBuffer

StoreBuffer

Access Scheduler

Power Scheduler

DRAM Controller

32 32

Channel RequestBuffer

LoadBuffer

StoreBuffer

Access Scheduler

Power Scheduler

DRAM Controller

32 32

Channel RequestBuffer

LoadBuffer

StoreBuffer

Access Scheduler

Power Scheduler

DRAM Controller

32 32

SIP in SIP out

Request Dispatcher

Address Translator

Master Request BufferCompleted Request

Manager

Channel Channel Channel Channel

DDR-IISDRAM

DDR-IISDRAM

DDR-IISDRAM

DDR-IISDRAM

32 32

8 8 8 8

8��� � �#?. ���6� ���� � ������

������ �� ��� ��� �� � ��)� ��� ����2 � ������� ��� �� ����2 � �"���� �� �� �'1

������& '� �� ��� ��������� �� ����2�� �� �� �'1 ����2� ��� ����� �� �����#

����� �&

����� � �� � �! "������

(� ������� ������� �� ���������� �� ���� ������ %�� � �%� � ���� ��� %���

�� ���� �� �� "��� �� �������� ������� ��� �� ���������� ���� ������� �� ��

��� �� ���� �������&

3�� �� ������� ������� ����"�� � ������ � �� �� �'1 ���� ����� �� ������

�� ������$� ��� ��� � ��� �� ��� ��� ( ������� & (� ��� ��� ( ������� ����#

����� %�� ������ � ������� ����� �� "��� �� ������& (� ��� ��� ( �������

���� ��������� �% �� ������ ����� ��� ���� �� ���� ���� �� �� ������ �!

�� ���������� �� %�� ���� ���� ���2� �%� ��� ������ �� ������ ����� ���&

(� ������� ������� ���� ������� �� ������ �� �� ��� �� ���� ��������

�+

�� ��������� �� �� ��� ��� ( ������� � �� %��� �� �� ����� ������� 5�)� ��5!&

'� �� ���� �� � ���� ������� ��� ������� ���� ���� �� ��� �����. �� � �%� �

������� ���� ������� �� ���� ����� �� �� ��� ��� ( ������� � �� � ������� �� ���

�� ������ ������ ��� ��� �� ������� ������� ���� �� �� ������ ��)� % ���

������ ������� ��� ��� �� ��� �� ���� ������� ����"� �� ������& (� �������

������� �������������� % ���� � ��% ��� � �� �� ��5� ���������� ���� ������

����� �� ������ �� %��� �� ������ � �� �� ��� ��� % ����� �� �� ������ �������

5�)� � �� �� �)����� �������&

'� �� ���� �� � ��� �� �� ������� ������� ���� % ��� �� �������� ��� �

���� �� �� ��� �� ���� ������ ��� � 5�)� � ��5�!& :��� %�� � ������ ��

����"�� ��� �� ���� �� %�� �� �� ���������� ��� �� ������ �� % ����� �� ��

������ ������� 5�)� ��5!� �� �� % ����� �� �� ��5 �� ������� ������� ��

��� �������� ��� �� ���� �� ���� �� �� % ����� �� ���& (�� ���� ����� �� ���

�� @�%#���� �� ����� ����� �� �� ������� ������� & (� ������� ������� ���

�� ���� ����� �� @�%#���� �� ������� �� �� �� ������ ��� � ���� � �� �� �'1 8'8:&

'� �� ������� ������� ���� ��� %��� ����� �� �� ��� �� ���� %� � � �� �� 8'8:

��� �� ���� �� �� � �� ���� ������ ���� � ���������� ��� �� ������ ��� �� "���

�� ������� �� ������ ��� ���� � ��� ���� ���� � �� ������� �"�������& �� ��

��� ����� ����� �� �� � ��� ���� �� ���� ��A����� %� �� �� �� ���� ������� ���

��� ���� ���"��� �� %� �� �� ��� �������& (�� ����%� �� �� ��� ������� �� �����

�� �� "��� �� ������ �"�� �� �� � �� �� ���� ������ �� �� �'1 ���� �� ���& '� ��

���� %� � � ��� � �� ���� ���"�� �� ��� �������� �������� �� ������� ����"� ��

������ �� � ������ �� ������� �� ������ ���� �� 8��� � �#,&

(� ������� ������� ���� % ��� �� ������ �� �� ��5 �� �� ����� ��� ��

������ ���������� � ������� ���� ��� ��� �� ��� �� ���� ��5 ��� ��� �"� ����

� ����� ���� � ��� �� �� ������� �� "��� �� ������&

����� ����� ������#

(� ���� � �������� ������ ���� �� ��� � �#=� � � ���������� �� ������� ������� ��

�� ��� ���� ���� ��� ��� ���� �� ������ �� �� ��5 ��� ��������� �������

��

clock

channel data bus

channel 3 channel request buffer write

channel 3 store buffer write

channel 2 store buffer write

channel 2 channel request buffer write

channel 1 store buffer write

channel 1 channel request buffer write

channel 0 store buffer write

channel 0 channel request buffer write

Word 0 Word 1 Word 2 Word 3 Word 4 Word 5 Word 6 Word 7

8��� � �#,. (�����. ,#%� � ��� � '��� ���"�� �� ��� � �������

������ & 3�� �� ������ �������� ������ � ������ �� � ������� �� ������ ��

� �� % ����� �� �� ������ ������� 5�)� ��5!& (� ��5 ��� �� ��� ���� ������

������ �� �� ��� ���� ���� �� %��� �� � ������ �� �� ��5 ��� � �� %�� ���

������ ��� �& '� �� ���� �� � ��� �� �� ���� �� �� % ����� �� ���� � �� ���� % �����

�� �� ������ ��� � 5�)� ��5!&

(� ������ ������ ������� �� �� ��� ���� ���� �� ��� � � � ������ �� ��

��5& (� ������ ������� ���� ��� %�� ������ �� ������ �� ���� ����� �� ��� �#

� ���� ������� �� �� ��5& �� �� ������ ������� ��� �������� ��� ������� �����

�� ������ ���#��#� �� ��� �� �� ���� �� ���� ������ �� �� ������� �� ������ ����#

��� ���� ������ �� ���� % ����� �� �� ��5 �� ��� �� �� �%� � �� %�� ������

����� �� �������� ��4�& (� ������ ������� �� ���� ���������� �� ���������� ��

�� ������ ���� ���� %��� �� �� ��� ������ �� �� ��5 �� � "����� ���� "����

������&

(� ������ ���� ���� �� "�� �� �� ���� ���� ���%��� �� ��5 ��� �� ���

���� ���� & 3�� �� ������ ������� ���� �� �� ������ ���� ���� ��� �� �� #

��� ������ �� ������ �� �� ��5 �� "����� �� ������ ���� ���� ������ ��� ������

�� �� ��� ���� ���� ��� ���� �� �� ������ ������� ��� �� ������ �� ����

�� "����& �� �� ��� ���� ���� ���� ������� 9�#��� %� � �������� �� ������

�9

mrb_index mask chip bank row col size op

Channel Request BufferStore Buffer

Access Scheduler

Channel Controller

DDR DRAM Controller

Powerdown Scheduler

From Request Dispatcher

To MasterRequest Buffer

Completed RequestManager

Load Buffer

DDR-II SDRAM Chip

8��� � �#=. ���� � ������

���� ���� ���� � ��2 �� �� ������� ���� 9�#��� ���# ������� �� ����� �� �� ���

���� ���� & '� �� ���� �� � ��� � ������� �� ������ ���� ���� ���� ���� ���� ���

�� ��� �� ���� ������� �� �� ��5 �� ��� �� ��� ���� ���� % ���� �� ��� �� �#

��� %� �& 8������� �� ������ ���� ���� ���� ����� ��� � ��� %�� �� ����������

%�� �� ������& (�� ��� �������� � ������ �� �� ������ �� �� ��5 �� ��� ��

��� �� � ��� �� ��"�������� �� �� ��������� ������� ������ � � ������ �� �� �#

�����$� ��� � �� �� ����� ������� 5�)� ��5! �� ��� �� ��� ���� ���� ���

���� � �� ��5 ��� �� ������ �� ���������� ��� �� �� ���� �� � 6��� �������

� ������ �� �� �� ��� �������� �� �� ������ 6��� 5�)� �65!& ������������� ��

��� �������� � @�� �� �������� %��� �� ������ �� �� ���� %� � �� � ������ ���

�� �� �� ��� ��� %� �&

(� ������ 6��� 5�)� ��� ������ ��� � 5�)� � � 9�#��� ������ ����� %��

� ����� �� ��� ��� ����� �� �� ����� �� ��� ��� �� �� ��5 ���������� �� ��

��4���� ������ ��*�� �� %� ��& (� ��#� �� ���� �� � %� �$� ����4 ���� ��

��

�� ��������� ������$� ����4 �� �� ��5� %��� �� ��%#� �� ���� ������� �� %� �$�

�)��� �� �� ������& 7�"��� ���� ��� ��)� � �� 6���� ��� ��� �� �� ��������� ��

�� ������ %��� ���� ����� �� ��� �� �65 ��� �� ��5& '� � ������ ��� %�� �

% ��� �� �� ��� � ��� �� �� �� �"�������� ���� ��)� � ��� �� �������� ���� � ������

������ ��� 5�)� & (� ��)� � � � ���� ��� �� ��� ������ �� ��� ������ � �#�� �

������ ���� ��� �� ����&

����$ ����� ��� ������##��

(� �#'' ���� ���� ���� � ������ ���� �� 8��� � �#+�� �������� �� � ����� ��

���2 ���� ���� � ��� �� ��� ���� ��� ��� ���2! ��� � ��� ���� ���� & 3�� �

������ �� % ����� �� �� � ���� ���� � �� �� % ����� �� �� ����� ����� 8'8: ��

�� ��� �� ���� ���2 ���� ���� & (�� ����� ����� 8'8: ����%� �� �"� ��� ������

�� ��� ��� �� � ��)� ��� ����2 � ������� ��� �� � ���� ���� ������� %�� ����

��� ��� �� �� � ������� �� �� ���� ����& (� ��� ���� ���� �� ����������

�� ��� ��������*������ �� ��� ��� ��%� ���� � ���������& �� ��� ���� �� � ������

�� � ���� �� ��� ���� ������� �� ���� ���� ��� �� ���� �� �������� ���� �� � ������

�� ���� �� � ������ ��� %�� GB� ���2�� %� � G �� �� ����� �� ���2� �� ����

��� � �� �� ����� �� ����&

BankCtl

BankCtl

BankCtl

BankCtl

Incoming Request

OperationRequests

OperationArbiter

to DRAMcontrol bus

ChipCtl

8��� � �#+�. � ���� ���� ���@�%

�;

��� ���2 ���� ���� � ��2� �� �� ��� ����� �� �� ���2 �� %�� �� �� �����#

�����& '� � �� ���� � ������ � �� �� 8'8: ��� ���� ����� %�� ��� ������ ��

�� �� �& '� �� ������ �� �� �� ����"� �%� �� ���2 ���� ���� ��� ������ �����

� ��� � 3�'(� ��� �����& :�� %���� �� ����� �% �� ����"�� �� ���� ����� �

1���7��>� �������& '� �� ���2 �� ���� � ��� ���� �� ���2 ���� ���� ���

����� �� ��('H�(� �������&

�� ��� ���2 ��� �"� � ��)� ��� ����������� ������� �� :�� ����� � ���� ����

������ %�� �� �� �������� ��� ������ �� ����� �"� �� ���� ���$� ���� �� ���&

(�� � ���� ������ ���2 ������� �� � ����# ���� ������� ��� ������ �� �� ���

��%� ���� � �������� ��� ������ �� ��� � � �������� �� �� ��� ���� ���� &

��!"�� �� �����

5��2 ��� ��� 3�'(� ������� ��� ���� ������ ��� �� ���2 �������������

� ��� �� �� ����"� �% ���� �� ��� ����� �� ���������& (�� �� �� ��"������

�� � ����� �� ���� �� ��� �� �� ����� ��� � 1���7��>� ������� %���� �� ������

�� �� �����%��� ������ %�� �� � ��)� ��� �%& (�� �� � �����"������� �%�"� � �� ��

���� �� ���������� ������� �� �� ���� �%E �� ���2 �� ���������� ��� � ��� ���

��� �� �% �����"���� �� ��� ������� ��� ������� ���������� ����� ��� ��� ��

�"� ���& '� � �� �� � ��� � �� ����#1 ��� �� %�� ��� �� ����� ��� �� �"��� ��

�"� ��� %�� ������� ������ �� ���� �%� �� ���2 ���� ���� �������� � 7��#��%

1 ������ & (�� � ������ ���� ����� %��� �� ����� �� ����#1 ��� �� ������

����� �� ���� ������ ���� �&

(� 7��#��% 1 ������ �� �������������� �� ������ �� � ������ ��� �� ������

� ��� � ������ & �"� � ���� �� ���� ��� �� ��������� �� ��# �% � ������

���� ����� %��� �� ������ �� � ��� �� ������ �� �� ����"� �%� � � ����� ��

������ �� � ��)� ��� �%& (� � ������ ���� ��� ���� ������ �� ���� ���� %���

�� ����� �� ����#� ��� �� ������� %�� �� ������� ��� �������� �� � �����%���

������ �� � ��)� ��� �%& (� ����� ���� �� �� 8��� � �#++ ������ ���� �� �#���

� �������� ����� ���� �� �� ��# �% � ������ &

(� ���6� ��� ��������� ���� � ������ �#��� � ������ �� ��� ��� ���2&

�<

(�� � ������ �)����"��� ��2�� ��"������ �� �� �% �������� �� �� �� ��� ������

�� ��� %��� ��� ������� ������� ������4��� �� �� ������& �� � ��"����� ��������

�� %�� �� � � ������ � ����4�� �� �� ������ ��� ��� � � ����� � � ������ ��

����� �� ��� ��������&

Auto Precharge Auto Precharge

Don’t Auto Precharge Don’t Auto Precharge Hit

Miss

Miss

Hit

MissHit

Hit

Miss

8��� � �#++. 7��#��% 1 ������ 1�����

���!#������

�� ������ ���� �� �� �������� ���� �� �� 8��� � �#+�� �� ��2�� � ����� �� ������ ��

� ������ ��2��%��������� �� � ������� � ��� �� ��� � ��������& (� ���

��������� ��� �� ��� � �"� ��� ��� ��2��%��������� ������� %�� �� ����

������& (� ���� ���� ���� ������ ��� ����� ��� �� ������ %��� �"� ���������

���� � �� ��������� ������� ������ %��� ���� �� ��� �� ������ � �� �� ������

6��� 5�)� &

(� ���� ���� ���� ��� 2��% %�� � ��"�� ������ %��� �������� ����� �� ���2

� ���� ������ �� ��� � % ��� �������& �� ��� ������ �� ���� ���� ��� ���� ����

�% �� �� �� ��� ������ ��� �� ������ �� ���� ���������&

'� �� ����� �� ����� ��� �� ������ ��� ��� � % ��� �� ����� ���� ���

%��� B �� �� �! �� � ���� ��� �� %��� �� �� �'1 ���� ����� �� ���� ���� ���

�������� ��� �� ������ �� ���� ��������� ���� � ����� �� ������ ����� ��

�?

Issue commandto DRAM

DRAM AccessLatency

DRAM AccessLatency

DRAM AccessLatency

Read MRB Calculate CLB Index

Data ready in CLB

Read CLB Send via SIPSet Channel Done

Flag

Write data to CLB

CAS Latency DRAM Pipe Delay

Read Data

from DRAM

Read Data

from DRAM

Word Size / (2*Data Bus Width)

Cut-through Delay

Return Pipeline Length

8��� � �#+�. ���#( ��� 1������� '����� �����

��� ������! I� � ��� �� �����!

��� �����

I ��� ���� ���!� ������ � ������� ������!

(� ��� 1��� ���� �� ������ �� ����� �� ������ ���� �� �� �� ����

� �� �� ���� �� ������ �"������� �� �� ������ �� �� ������ 6��� 5�)�

(� ���� � 1������� 6���� �� �� ����� �� �������� ������ ���%��� �� ����

���� ���� ��� �� ��������� ������� ������ & '� �� ���������� ���#� ��� �����

�� ���� ��� �� �� ���� ���� ��� ����� �� ��2��%��������� �����������&

'� �� ����� �� ����� ��� �� ������ ��� ��� � % ��� �� ����� �� ���� ���

�� %��� �� �� �'1 ���� ����� �� ���� ���� ���� %��� � ����� �� ������ ����� ��

��� ������! I� � ��� �� �����!

��� ������

����� � ����

��� �����

I ��� ���� ���! I +� ������ � ������� ������!

������ �� ��� "���� �� ���� ��� �� �� ���� ���� ��� ����� �� ��2��%���������

�����������&

����% � ��� � �� � &�'��

(� ����� ������� 5�)� ��5! �� ���������� �� ���� ������ %�� ��� �������

��"��"�� �� � �� ������ ������ �"� ��������� ��� �� ���� �� �� ������& '�

��������������� �� ��5 �� ������ �� � ���� ����� ��� �� ������ $� �� �� ��)� &

�,

3�� �� ������� ������� ������ � ������� �� % ���� � ��% ��� � �� �� ��5&

8� ��� ������ %�� �� ��"��"��� �� ������� ������� ���� % ���� � ������ ��

�� ��� �� ���� ������ ������� 5�)� ��5! �� �� ��5&

'� �������� �� �� ��)� ���������� ��� ������ ���� ������� �� ��5 ������

�������� � ��� �� ������ ���� @��� �� ��� ������� ����� �� ����� �� �� �����

�� ��� ��� �� �� ��5& (��� @��� � ��2 %��� �� ������ �� ��������� �� ��� �

��� �� �� �� �� �� ��������� ��� � �� �� ��5& 3�� �� ������� �������

% ���� � ��% ������ �� �� ��5� �� ���� ���� �� ��� �� ���� @��� �� ��� ������&

'� � ������ �� ��� ��"��"�� �� � ��"�� ������� ��� ������$� @�� �� ��������� ��

�� ������$� �������� �� ��� �� +& '� �� ������ �� ��"��"��� �� ��� �� ���� @�� �� ���

�� �&

�� ������� �������� ��� �� ����� �� � ������� ��� �������� �� �� ��5 ���

��� �"� ���� ��& '������� %�� ��� ���������� ������ �� � ������ �� �� ������$�

��� � �� �� ��5& (� ��5 ���� ��� ���� ������ �� ��� �� ��� �� ���� ������

���� @�� �� +& :��� ��� ������ ���� @��� �� �� ������ ������� ������ �"� ����

��� �� +� �� ��5 ������ �� ������ �� �� ��������� ������� ������ ��� ��"��

�� �� �� ��4� ������ ������&

����( ���"#���� � �� � ���)��

(� ��������� ������� ������ ���! �� ���������� �� ���� ��� �� ��� �� ����

���� �� ��� � �"� �� �'1 ������ ���� �� ����"�� � ��������� ������ � �� ��

����� ������� 5�)� ��5!& '� �� ���� �� � ��� � ������� �� ��������� �������

������ ������ ����� � ��� � ��2��%��������� %�� �� ��� �� ���� ��� �"� �� �'1

������& '� �� ���� �� � ���� ������� �� ���� � �� ���� ��� �� ��� �� ���� �������

�� �� ������ 6��� 5�)� � �� ��� �� ��� �� ���� ���� %��� �� ���� �"� �� �'1

������ �� �� ��� ��������& �� ��� ���� � �"�� � �� �� ������ 6��� 5�)� ��

�� ��� ���� ���� �� ���� �"� �� �'1 ������&

�� �� ��� ����� � ������ �"� �� �'1 ������� �� ��"�������� ��� ������$�

��� ��� �� �� ��5 ��� �� ��� �� �� ������ ������� 5�)� ��5!& (�� ��"���#

������ �� ��������� ��� ��� �� ��� ���� ����� ����� %�� �� ��5$� �� "����� ��

�=

�� ��4� ��������� ������&

��$ %��#�� �����

(� ���� � ������$� ��%� ���������� ��� �� �� ����� ���������� �������� � �

����������� �� � �� ������ �������. �� ��� ��� ( ������� ������� �� ������

������� ������� ��� �� 1�%� ������� ������& '� ��� ������ ��# �% � ��������

�������� � � ������� �� � �4�� ��������� �� �� � ���� ���� � ��� � � �� ��� �

��� � ����� �� � ���� ��� ������ ������& ��� �� ���� � �� ������� ���������� �

�4�� ���� ����� ��� ��� �� ��� � �� � ����� �� �� ��� �� �� ���� � ������ �� �

����2 ��4& ������� � ���� ���� ������ ������ ���� �� �%������ �� �� ��� �� ����

������ ������E �� ��� �� �� ������ ������ ��������& (��� �������� � � �"�������

�� ����� �&

����� ����� ���� #����

(� ��� ��� ( ������� ������ ���� ����� �% � ������� ��� ��� ���� ���� � �#

%� �& >�"�� � ������� ��� ���� �� ��� ��� ( ������� ���� ����� %�� ������ �!

����� ����� �� ������� �% ���� %� �� ����� �� ���� �� ��� �� ���� ��������

��� %�� ��� ���� ���2� �%� ��� ������ �� ������ ����� ��� ��& 8� �4#

������ �� ���� ���� ���� ���� ���"��� �� ������������ �� ��� ��� ( ������� ���������

��� �� ������ ����� �� ���� �� ��� �������� ��� ��� �� �� � ������� �����

����� � %� �� �� �� ,#%� � ������& ���� ����"���� ���� ����� ����� ��� �� ����

� �������& (�� %���� ���� �� ������ �� �� ������ ��� ����������� ���� ��� ��� ��

�� ������ ������� ����� �� ��%� �� ��%�& (� ��� ��� � ������� ������ %����

������ ���� �� �� ������� �� �������� ��� ���� � ������� ����� �� ����� ��� �

%� �� ����� �� ������ �� ��� �� ���&

9�

����� ���� ������#��

(� ������ ������� ������ ���� ����� %�� �� � ������$� ������ ������� �����

�� ������ �� �� ��� ���� ���� & (� ������ ���� ����� %�� ������ �� ������

�� ������ ��� �� ������ ������� 5�)� $� ���� �� ������� ��� ���� ������ ��� ���

���� ����� ��� �� ���� ��� ��� % ��� ������� �� �� ������ ������� 5�)� & 8�

�4������ �� ���� �% ������C,D ��� �� ����������� �� %�� ��� ������ ��������

�� �� ���� �% � � �� �� ������ ���� � ��� ��� ������& (� ������ �������

������ %���� � ��2 %�� �% �� �������� �� ��� ������� ��� �� ����� ������

�������� �� ���� �%� �� ������ ������� %��� � �"��� �� ����4 �� ��� ������$�

��)� ��� � �� �� ������& (�� ��� ���� �� ���������� �� �� �% ���� ������

�� ��� ������ %���� �� ��� �� ��� �� �� ������ ������� 5�)� ��� �� ������

������� � ��� �� %���� ����� �� ������ ��� �� �� ������& (� ������ ������� ��

���� ���������� �� � ��2��� %��� � ��"�� ������ ������� 5�)� ��� � �� "����

�� %��� �� %��� �� �� ���� ��������� �� �� ���� ���� ���� &

����� ����� ������#��

(� 1�%� ������� ������ ���� ����� %�� �� ���� ��� ����� �� ��%� ��

��%� �� %��� �� �� ��%#��%� ����� ���� %�� �� ����� � ��������& (� ������

������� �� �� ���� ���� ���� $� ������ ������� �� ���� ���� �% ���� �� ��� ��

���� ���� ��� ������� �� �� ���� ���� %�� ��� �� %�� ���� �� ����� ��%�

�� ��� �! ��%�& 8� �4������ �� � ������ �� ���� ���� �� +� ������� �� 1�%�

������� ������ ����� ���� �� ���� ���� ���� �� ��%� ��%� ��� �� ������$�

���� ����&

9+

������� �

����������

(� ���� �� �� ���6� ���� � ������ �� �� �� �� � %��� �� ������� ������������ �� ��

���6� � ������ %��� ����� �� ������ ��� �� �� ��������& �����*��� �� �� �� �����

��� ��� �� �� ���� ������ �� �� ������ �� ����� ������4 ��� �� �� ���� ���� ��

������ �������� ��� �� ���#����� ���� � �� �� ��� ���� ������"��&

(�� ����� � ������ �� ���������� ���� �� ��� ����� �� ���� ����� �����*� ��

�� �� ����� ��� ��� �� ����������� �� �� ���6� ��� ���������& ������� 9&+

��������� �� ���6� ��� �������� � � �����#���� ��� ����� �� �� ���6� ���

���������& (� ������� ���� ��������� �� ��� �� ����� ���� �� ��� �������� & �������

9&� � ��@� ��������� �� ������� �������������� �� �� ���6� ��� ���������

%�� %��� � �"��� �� �� � ���� ��� ��%� ����� ������ ���� ��� ����������& 8�#

������ ������� 9&9 ��������� �� �� ���� �*����� ��� ��������� �� �� ������ 2� ��

�� ���� �� �� ������ �� ���� �*����� �� ����� �&

$�� ��� ����� �� �#�������

'� � �� �� �� ���� �*� �� ������ ��� ��� "� ���� ��������� �� ������ �������� ����

�� ������ � �������� ��� �"������� �� � ����� �� ������ 2�& (�� � ���������

��� �"�������� �� ���� �������� �� �� ���6� ��� �������� � %�� ������ ��

���6� ��� ��������� ��������� �� ����� �& (�� �����#���� ���� �4�������#

� �"�� �������� ���� ����� %�� �� ���6� ��� �� ������� �� �������� �� �����#

9�

SCALE

simulatormicroarchitecture

SCALE cache simulator

SCALEDRAM simulator

Mem

ory

Sys

tem

8��� � 9#+. (� ���6� ��������

� ���� �� 8��� � 9#+& (� �������� ����%� � ����� �� ���� �*����� �� �� ������ ���

���� �"�������� �� "� ���� ������ ��������&

(� ���6� ��� �������� �� � �II ����� �� �� ���� � ���6� ���

������� � �� �� � ������ ���� ���� �� �� ���� ����& '� ���������� �� �����#

1������'8 ���� � ���� ����� ��� ����%��� �� �� �� ����� ���� %�� �� ���6�

�������� � ��� ��� �������� ����� �� ���� ���� ����& (� �����1������'8 ��

� �����#���� ���� � ���� ���� ���������� �� ������ ��� ������� ������& 3��

��������� � ���� ����� ������� ���� ������ ��� ������� ����� � � ������ ���� ��

�����E �� ������ ����� ��� ������ � ��% ���� � ������ �� �� ������� ��� ��

������� ����� ��� �� ��� ��������� ���� � �������&

Simulator Interface

DRAM

DRAMChannel

DRAMChip

DRAMBank

8��� � 9#�. ���6� ��� �������� :�A��� 7�� � ��

(� ���6� ��� �������� �������� �� � ����� �� �II ��A���� � ����� ��

� �� � �� %�� �� � � ��� �� �� ������� ������& (� �� � �� �� ������ ����

�� 8��� � 9#�& (� ��� ��A���� %�� ���������� �����1������'8� �� ����������

�� �� ���2� �� �� �'1 ���� ����� ������� ������� � ����� ������� 5�)� � ���

��������� ������� ������ & (� ��� ��A��� �������� ��� ����� �� �� � ��

�� �������� ��A����� %�� ����� �� ����������� ��� �������� %�� ���

�������"� ������ ������ ��)� �& (� ��� ���� ���� ��� ���� ���� � �

99

������� �� �� ����� ��� ��5��2 ��A����& (� ������ �� �� ���� �����

�� �����#���� ���� ��������� �)���� ��� �� �% ����"����� ��� � ��� ��� �� ��� ��%�

���� �%������� ��� ��� ����������&

��� ��A��� �� �� �������� �� � �� �������� � ����� �����& ����2��� �� ��

�������� �� �� �� ��� �� ������� �� ��� ��A���$� ����� �����& ��� ��A����

����� �� ��A���� ����% ��� �� �� �� � ��& (�� ���� � ���� � �� ��A��� ����

��� � ��������� ��� ���� ��� ��� �� ���� � ������ �� ������ ���� � �� ����� ��

�������&

����2��� �� �� ������ �� �������� �� ������� �� ������� �����& �� ��� �����

����� ���� �� ������ ���� �� ������ �� ��� ��A��� ����2� ������ ��� ���� �#

������ �� ������& (� �������� ���� ���� ����� �� ��� � ��"� �� ����� ���� ��

����� �����&

��� ������ ��� ��� �� ������������ ��� �� � ����� ������ ���� ��� �� �� ���

��A���& '� �� �� ��� � ��������� ��� �� ��� ������ �� ����2�� �"�� %�� �� �

� � �� ����������� �������& (� ���6� ��� �� ������� �� �������� �������#����

�� ����� #����#� ��#��%���#����� ���� �� ��� ��� �� �� ����&

����� ��#!�� ���#�

'� � �� �� ����� � ���� ��"�������� ��� �"�������� �� "� ���� ������ ��������� ��

������ �������� � � ����������� �� � �� ��� �� �������& 3�� �� �4������� �� ��� ���

� ���������� ������������ � ��% ������ ������ ���� �� ����������� �� ��� �� ����

"� ���� ����� ��� ������������ ��� �����$ "� ���� ���������&

����� $��� ��#���������

(� � ��������� �� � ������� ��� ��� �� � �%� �� ��������� ���� ���� ���� ���"#

��� ��� ������ ������������ �� �� �� ��� �� �� ��� ���( ������� �����& (�

��� ��� � ��������� ������ �� ���� ����� �� ������� �� �������� $� � ����� ��� ���

����2 ������� �� ����� �& ��� ��� ������� �� �� �� ��� �� ����� ������ %���

��"�� �� ��� ���� ���� ���� �� ����� �� ������� ��� � ������ ���� ��� �� ���#

9�

�� �� ����� ���� �� ��� ������� �� � �� ������ �� %�� �� ������ ����� ���

�� ���� ���2� �% ��� ������ �� %�� �� ���� %���� ��� ������&

����� %������ ��� �

(� ��������� "� ���� ����� ���� ��� �� � �� �� %�� ������� � � ������ � ��

�� ������ ������ ����� �� �� ��� �� ���� ����& � ������� ������ ������ ����

���#����� ��������� ��� ��������� �� ��4�������� "� ���� ������ %�� ��

���������� �� ���"��� �� ��� �� ���� ������ � �� �� ������ ������ ����� ���

��� ���� �� �� �� ������� ��������&

����� %������ ���� ��� �

(� ��1�%� ������� "� ���� ����� ���� ��� %�� �� ��%� ���� �� � ���

��� �� �� �� ������& � ��%� ������ �� ����������� �� ����������� �� ��1�%#

� ������� ����� ��� ������������ � ����� �� "� ���� ���������& (� ��4�����

�������� ���� ����� %�� ���� �� ��4� �� �� ������$� ��%� ����� ��������& (�

����� �������� �� ������ �� �� ������ �� �"� � ������ ��� �� ���������� �� �������

�� ������$� 1�%� ��%� ����� %�� ��� �� ����& ������ � ��� %��� �������#

������ %�2� �� %�� �� ����"�� � ������� �� ��%� ������� ��� �������� ���

�� ��� ����� %�2� �� ������������ �� � ���� � ������ �� ��� ���� � �� � �� ���

������3�2� ��������& 8������� �� ������ �������� �� ������ �� �� ��� %���"� ��

������ ������& (� ��%� ������� ������� ��� ���� ��� ����� %���� ��� ��������&

����� �� ��� ���������

(� ���6� ��� �������� �� ���� �� ���� �*����& (� ���� ���� ���� ��#

����� � ���� �� �� ������� �� ��� �������� � � ����� �*�� �� (���� 9&+& (���

�� ����� � ��� % ����� �� �� ���'' ���� ���� �� ���� �� %�� ���� �� ������ ��

�� �������� %�� �� #����#� ��#�� ��� � ������&

9;

����� � � % ���&��� $�� &��'� (��� � ��� � � �� ��� ������ ��2��%������ � � + ����!

������� ��#� �� ����2 ��"��� ������ ����2 J ������

�� ����2 F ����2 ��"��� � �� ����� ���� ���� �������� �� � � + ����!

� ��2 ����������������� ��������� ���� ��� 8'8:� :1�G �:3�

�6( 5�G/� � 58 3�������� � ����� ������� � ������ ������

�� �������� �% ������ �� �% � �������� ������ �6:��� :1�G� 1��'�(:�

�� �% � ������ ���� �� �% � ������ ��*� ������ ��%� ��%� ������ ������ ��%� ��%� ������ �63�K� �3�/�� �(1� �(1��%� ��%� %��� ���� ������ ���� � ���� ��� ������

�����% ��%� ��%� ��������� ��%� ��%� %��� ���� ������ ���� � ���� ��� ������

���� ��%� ��%� �������%� �������� ��%� ��%� �������� ��18� ��1�� ��18��

��1���� �11� �11��� ����� ��� ��� ��� ������� � ����� ��� ��%� �� �� � ����

��� ��4 ������ ��*���"���� �� ����� ��

�����������2 ������� ��� ��� � ������� ���2 ������� � � +��4 ������� ���� ����� ��� ������� ������

������ ��� ����� ������� ��*� ������ ������� L���� ��*� ������ ���2����� ��*� ��*� �� ����� ����� 8'8:� ������

�� � 5��2 ���� ���� ���� ������� G���� �� ���� � ������� ��%� �� �

���� �� ������ ���� ���� �� ������ ������ ���� ���� %��� �'1 ���� ���� %��� �����! ��%� �� ����2� �� ��� G���� �� ���2� �� ���� ���� ��%� �� ��� �� ����� ���� �� �� ����� ��%� �� ����� %��� ���� ���� ��� %��� ��%� �� ����� ��� ���� ��� ���� � �� ���� �%� ���� ��%� �� 5��2 ��%� �� � �% ��*� ���� ������� �� ��% ��%� �� �

(���� 9&+. ���6� ��� �������� 1� ����� �

9<

�& ����� �� ��� ���� )�*+'��� ����� �&�,,

����"� 1�%� ��%� ����� # 8��� �4�� �&+9;����"� 1�%� ��%� ����� # ���% �4�� �&�<9

1 ��� �� 1�%� ��%� ����� �&�9����� ��� �� ����� �&��?

5��� 3 ����� �&;,;5��� ���� �&�=;����"����� �&�;�1 ��� �� �&�;���� �� 9&?<�

(���� 9&�. ��� �� ����� ������ �� �#'' ���� :�� ������

����� ����! �!� *�����!�) ��� ����)� ��#��#��!��

'� �� � ��#����� �� ����� �� ���� ���� �� �������� %��� � ��2 � ����� �� ������#

���� �� �� ��� ����& 8� ��� ����� ��A���� �� �������� � ��2� �� ����� ��

������ ����� �� ��� ��%� ������ �� ����� �� % ���� �� %��� �� �� ����� �� �����

% ������ �� ����� �� ���� ��� ����� ���� ��� �� ����� �� � ��� ���� ����#

"������ ��� �� ���� �� �� ���& ��� �� ���� ��� ������ �� �� ���������� ��� ��

���� ��� ��� �� ��� �� ��� �� �� ���������� �� ����� �& :��� �� ���������� ��

���������� �� �������� ���������� �� ����� ��� �� �������� �� ��� �� ����������

��� ��� �� �� ����� %�� ���� ����������&

M���������� �� ��� �� ����� �� "� ���� ��� ������ %��� �� ����� �� �� ��������� ��

������� 9&�& �� �� ���� �� % ����� �� ��� ������ ���� ����� ������ � � ���"�������&

(� ������ ��%� �� ��� � ��� �� ��� �� ����� ������ �� (���� 9&�& (��� ����� � �

�� �"�� � �� �� ���� ���� �� ��� �� �(�?79��, �#'' ���� ���� C+D&

$�� %�� #��� �&��������#��

(� ������� �������������� �� �� ���6� ���� � ������� ������ ���� �� 8��� �

9#9 ��� ����� ���� �� 8��� � 9#�� �������� �� �� 81>� ��� � ����� �� �#''

���� ����& (� H� ���� ����� �� �� ���� � ������ �� �������*�� ��� � �#

� ����� ���� �� 81>�& (� 81>� ��� ���� ���� �"� ���� ��� ��%� ���#

9?

������ �� �� ��%� �������� �� �� ��� ���� ��� �� ����� �� ���� �����& 3��

��� ��� � ������� �"�������� �� ��%� � �%� �� �� ���� ���� %��� �� ����� ��

��� ���� �� ���� ��� �� � ���� ��� ��� �� ����� ������ �� ��� �� �� �������� &

XilinxFPGA

DDR-IISDRAM

DDR-IISDRAM

DDR-IISDRAM

DDR-IISDRAM

Test BoardPower Monitoring

Hardware

PC

8��� � 9#9. ��� ��� �� ����� ����� 5�� �

8��� � 9#�. ��� ��� �� ����� ����� 5�� � 1���� ��!

$�$ '�������� ������#��

'� � �� �� �"������ �� �� �� ����� �� �� ���6� ��� ������� �� �� ������� �

�� ������ ������ 2� ��� �� ����� � %��� ���� �� ������� ������������& (� ����#

�� 2� ���� �� ��� ����� � � �������� � �� �� ���5� �������� ��� �� ����#

9,

�� 5����� 2 ����� ����! ������ 2 �����& (� ���5� ������ 2 ����� �� ��

������ �#������ � ����� �� �"�������� �������� � ������ �C�D& (� �������� ����

�� �� ������ 2� ���� �� ��� ����� �� ���� ���#������*�� �� ������� �� �� #

����� �� �� ���6� � ������ &

(� ��� ������$� �� �� ����� �� �)����� �� � ��� �� ����� �� ��� � ��� �

����� ��� � � �� � ������� %�� %�� �� ������ �� ������ ���� � ��������

�� ��*� �� ���� �������� ��� �� ������� �������� �� �� �������& '� � �� �� ��� ��

�� ��������� �� ������ 2� �� ��� �� ������ �"��������� �� �������� ���������� ��

�����"� ���� � ������ � �������� �� �"� ��� ������ ��*�� ��� �� �"� ��� ��������

���%��� ��������"� �������&

(� � ������� %�� %�� �� ���� � ������ ����"�� ������� %�� ������ �

�� ���� ������ 2 �� ���������� ��

����� � �������� J������ ! ����� �

�������� � ������ ���� !

�� �� �� ��� ���6� ������ ���� ���� ���� ����#���� �������� ��� ������� � �

�� ��*� 9� �� ��*� �� � ���6� ���� ����!&

(� ���� � �������� �� ���������� ��

����� � � ����� J � �� ���

�"����� ������ ! ��� ���#��� ����� � ����� � !

��� ���� �� ������ ����"�� � ������� �� ��� ��� �� �� ���� ������ �� ���� �����

� �� �� ��� ��� �� �� �� ��� ������& (� �������� "���� �� ��� ��)� ���� ��

�"� ���� �"� �� ��� �� �� �� ���������� ��� ��"� ���& �� ��� "���� �� ��"� ���� ��

��� �� �� "���� �� ��2�� �� � ����� � ����� ������� 8 ������� ��� ��&

(� ���� � ������ � ������� ��� �������� �� � ����� �� ������ 2� � � �����#

� ���� �� 8��� �� 9#; ��� 9#<� �������"���&

'� � �� �� �"������ "� ���� ������ �������� �� �� ���6� ��� ���������� ��

�� ���� ���� �� ��� ������ 2� %�� "� � ������������ �� ���� �� ���� ������� ���

������ ����� �� �)��� �� �� �������� �� � %��� ���� �� ������������& '� ���������

��������� �� ������ 2� ��� "� � ������������ �� ��� ��� �� %��� �������� ������

9=

Memory Access Frequency

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

vite

rb00

fbita

l00

rout

eloo

kup

conv

en00

cjpe

g

rota

te01

pktflow

rgbc

my0

1

Benchmark

Access F

req

uen

cy

(req

uests

/cycle

)

8��� � 9#;. ���� � ������ 8 ������� �� ���5� 5����� 2�

Memory Access Locality

0

20

40

60

80

100

120

140

160

vite

rb00

fbita

l00

rout

eloo

kup

conv

en00

cjpe

g

rota

te01

pktflow

rgbc

my0

1

Benchmark

Lo

cality

(lo

g2(2

^64/a

vg

dis

tan

ce b

tw. re

qu

ests

))

8��� � 9#<. ���� � ������ 6������� �� ���5� 5����� 2�

��

�� �� ��� � ����%� �� �)��� �� ��� ��� �� �� �� ��������& '� ������� ����� �� ����

����� �� �� ������ 2� ������+� �2�@�%� ���� �+� ������+� ��� �������2�� � �

���� �� �� ���� �*� ������ �� �� ����� �� ����� �& ������+ ��� ���� �+ �4����

������ �������� %��� ��)� ��� ������������ �� ������ � �������& ���� �+ ��� ������+

�4���� ������ ������ � ������� %��� "� ���� � ����� �� ������ ��������& ������+

��� �������2�� �4���� ������ �������� %��� �4������� ��)� ��� ������ � �������&

�� ���� ������ 2� %� � �������� ������� �� ��� �4� ��� �������� � � ��������

�2�@�% �� ���� ���� �� �� �4���� ������ ���"�� �� ��� � ������� ��� ��������&

(��� �"� ������ 2� � ����� � %��� �� ��� �� ���� �� ���� ������ %��� ����%���

�� ���� �������� �� ����"����� �� ���� ������ �� �� �����*��&

(� ������+ ������ 2 ��"��"�� �� ���"� ���� ����������� �� �� G(�� "����

������ %� ��� �>5 ������ � � ���"� ��� �� ��������� ��� � �������� ���� ��#

����& (�� ��� ����� ��"��"�� � ��� �4 �������� ����������� �� ��4��& �� �� ������

��"��"�� � � ����� �� ��� �� ��� ������ �� ��� ���� %��� ��� �� ���� � ������ ��

�� ��� � �� ����� � �&

(� ���� �+ ������ 2 ������ � ������ ������������ �� %�� � � ������� �����

�� ���� �� ���� ���� �� �� 8����#������� � � � �)����� ���� ��� ���� ���& (�

������ 2 ���"� �� � <�/ � ������� ,��� ����� �� �� ,/ ���� � ����� ��� ���������

�%� � � � ���& (� ������ 2 %�� �������� �� ���� �� ������$� ������� �� ������

�� �� ���� ����� ��� �� ������ 2$� ��% ������ � ������� �� ������ ���� �� 8��� � 9#;

�������� ��� �� ������ 2 ����� ��������� %���&

(� ������+ ������ 2 ��"��"�� �� =�#��� �� ������� �� �� �����& (� ����#

�� 2 %�� �������� �� ���� ��� ������������ ���������� �� �� � ������ ��� ���

�� �� ��� �� ���� � ������� ��� �� �� ����� ��� ���� ��� ���� %���� �� ���

������ �� ����� ��4��& �� �� ��� � �� �������� � ��� ��� �� ���� �"� @�%� ��

�����"��� ������*�� ���� � ��� ����� ��4��� �� �� �����!� �� ������ 2 �4�����

�� �������� �� ������ ���� �� 8��� � 9#<&

(� �������2�� ������ 2 ������ �� ����"��� ��� �� %� ���� �� '1 ����� ���

�� � ���� & (� ������ 2 ���������� '1 ���2�� ����� �� � 1�� ���� ( �� ����

�� ���� �& (� ������ 2 ��������� ���2� � ��� ��� ���� �� ���� � �"� ��

�+

��� �� �� �4�������& �� ��� �� ���� � ����� %���� �� ��� � �� �� ��%� ��� ����

������ � � ����� ������*��&

8������� �� �2�@�% ������ 2 �� �� �� '1 ���%� 2 ���� �� %� ���� ����������#

���& (� ������ 2 ��������� � ���� %�� ��� ���%� 2 ���� ������ ��� %� 2� %��

� �� �� ;+�/5#��5! ����� �� ��)� ��� �� �� ���� �& (� ��� �� ��� �� �� ��)�

����� �� � ������ ���� ������ ��� ������� ������ ��������&

��� ���� � ������� ���� �� �� ���6� ��� ������ �� ���� ������ 2� � �

�4������ � � ���� �� �� �� ���6� ����& (� ���6� ���� �� � ������ 9�#%�� ���#

���������� ����� ��"���� ���� ��� ���2�& 8� �� ���������� �� �� ���6� � �������

� ������ � �� ���6� ���� ������ ������ ��� �� ��� ����� �� ���� ������ 2� ��

��� ������ ��� �� ����� �� / �����2�C<D&

��

�������

������ !����� "���������

(� �� �� ����� ��� ��� �� ����������� �� �� ���6� ��� ������ � � � �����

�������� �� �� �������� ����������� �� �� ������& (�� ����� �4��� �� � �� ���#

�� ��� ����� �� ������. ��� ��� ������� ��������� ��������� ��������� ��� ��%� ��%�

��������& ������ �� ��# �% � ������ ������ ���� ��@������ ������ �� �� ������

���� �� ������ ��# �% ������ ��������� �� ������� �&�&� �� ���� �� ��� �����& ���

�� ���� �������� �� ����������� �� � ���� ��� ������ �� �� ���6� ��� �������

����%��� ��� �� �� ������ ���� ������& (��� ��������� ���� ����������� ����#

���������� ��� ���� ��� ����������� ��� ��@����� �� ������ �� �� �����& (� ��� ��

������ ���� �� ���� �������� �"� ���� � �"������ �4��� ��� ���� ������ ���%���

��� ��� ���� �� ����� ��)� ��� ������&

'� � �� �� ������� ��� �����*� �� �)���� �� � ��"�� ������� �� ������ �������� � �

�4�� �� ���� ���� �� ������� �&+& (� ������ �� �������� �� ��� ����������� �� �����

�� �� ������� "���� %��� �� ��� �� �� ������ �������� ����� �4��& �������� �&��

�&9� ��� �&� �"������ "� ���� ��� ��� �������� ���������� ��� ��%� ��%� �������� �#

������"���& ��� ������� � �� ���� ���� "� ���� �������� ��� ����� �� ����������� ���

�� ��������$ � ������� �)��� �� ������ �� �� ����� ��� ��� �� �����������& (�

������ ������� ��� � ������ ��� �����*�� �� �� �� ������ ��� ��� ��� ��� ��#�����

� ����� �� ������ �� ������ 2� �� ��������� �� ������� �&+� %�� �� ��� �� ����

���� ����"� �������� �� �����& �� �� ���������� �� ��� �� ���� ��������� �� �������

������� %�� ������*�� ��� ��#����� � ������ �� �����& ��� ���� �� �� � N�"� ���

�9

�� �� �����O � N�"� ��� ��� ��O � � ���� �� �� ��������� ��� ��� � �� �� �"� ���

�� �� �� ����*�� "����� �� ��� ��� �"� ������ 2�& (� ��� �� �� �%� ������ 2�

�)� � ������� �� ;- ��� +�- �� ����� �� �� ��� ���� ������ ������ �� �"� ���

������� �� ?&;-& (� ������ ���� �� ��� �� "�& �� �� ����� � ��� �� ������ �

�������� ��� ��B����� ����� �� ��� �� �� ���� ������ �����& 8������� ������� �&;

����� �*�� �� ������� �� �� ����� ��� � ������ � �� ������ ������ ������. �

��#�� �� ����� ������� � ��%#��� �� ������� ��� � ������ %�� ������*�� ��

��� ��#����� � �����&

(�� �� ��� ���)�����#��

��� ������ �� ��� ����� ����� � �� ������ ���6�#������*�� "� ����� �� ��

���5� ������ 2� ��������� �� ������� 9&9& (� ������ 2� %� � �� �� ��

���6� ��� �� ������� �� �������� � ����� �� ���6� ��� ����� ��������� ��

������� 9&+ �� �� ���� � ���2���& (� �������� ������ ������ ������ ���� �� ��� �

�#+ ��"��"�� �� ���6� ��� �� ������� �� �������� � �� ���6� ���� �������� �

��� �� ���6� ��� �������� &

SCALE

simulatormicroarchitecture

SCALE cache simulator

SCALEDRAM simulator

Mem

ory

Sys

tem

8��� � �#+. ���6� �������� ������ �����

(� ���� �������� ���� ���%��� �� � ������ ��� �� ��� �������� E ���

���� � ������� ������ �� ��� � � ���� ����� ��� % ���#���2�& (� ���� ��

� �#���2� ���#����2���� 9�#%�� ���#���������"� ����& ��� �� �� � ���2� �� ,25�

������� �� � ���� ��*� �� 9�25& �� �� ���� �� ���#����2���� ��� ���2 ��� �����

��

�� �� 9� ���� ������� ��� �� ��� � �������� ����������� ������� �� �� ���

���������� �� ��� ����& ���� ����� � � 9� ����� �� ��*�&

(� ��� ��������� ��� �'1 ������� ��� ��� �� ��� �7*� %��� �� ���6�

� ������ ��� ���� �� ��� �7*& (� �� � ����� ��� �� ��� � ��� �� ��)� ��� �� ����

�� ���� ��������� �� �����4�& 3�� ���������� ��� ��������� ��������� ��� ��

�� ����� �� ������ �� %��� ���� � ��%� ��%�� ���� ������ � � �� ��� �7* ���

������& 5����� 2 �� �� ����� � ��� ��� �� �� �� ����*�� ������ 2 �4�������

���� �� ����� �� �� ��� �7* ���6� ������&

M����� ��� %��� ���������� �� ��� ��������� �� ������ �� �� � �#������

������ %�� ��� ���� ��� �� ������& ��� ������ �� � ���� ��� %��� �� ,

����� ������� �� �� �)����"� ����%��� �� +< ����F����� �� �� ���� � � �& ���

���� ��� �� �;< ��� ������� �� � ����� ������ �������� �� +�,�5& ��� 9�#����

���� ���� �� ���� ���"�� �� ��� �%� �������� %�� ��A����� ���� ��� ����� �������

�� ��)� ��� �������& (� 7��#��% 1 ������ �� ������� ��� ��� ���� �� ���������

�� ������� �&�&�& (� ���� ���� ��%� ��%� ���� � ������ ���� ����� �� ��

����"� 1�%� ��%� # 8��� �4�� ���� �� �� ��� �� ��� � �� � ���� �%�� � �� ��

1 ��� �� 1�%� ��%� ���� �� �� ��� �� �� ���� �%�& ���� ;� ���������� ����

������ �� %�� �� ��� �� �� �� ����"� 1�%� ��%� ����� �� ��� %��� �� ����"�����

� ��� ���� ��� ��%� �� ��%� �� �� 1 ��� �� 1�%� ��%� ����& ��� ������ %���

����� ��� ������ ������� �� 8'8: � �� & 3�� ��� ������ ����� �� ������ �� �����

"� ���� ��������� �� ����� �� ����� �� ��� ������$� �������&

(�� ����� �&&#�� %��#�#�

(� ��� ��� ������� ������ ���� ����� �% �� ��� ��� �� ������ ���� � �%� �&

(�� ��� �"� � � ������ ������ �� �� �� �� ����� ��� ��� �� ���� ������ �� ��

��� ������& (� ������ ������ ���� ���� ���� %�� ������� �� ��� � ������

���� ��� �% �� ��� �� ������ ���� �� ���2�� �%�� ��� ������� �� �� ����

����&

(� ���6� ���� � ������ ��� ��� ������� ��������� ������ ���� �� 8��� � �#

�;

CHANNEL ROW BANK

CHANNELROW BANK COL(high) COL(low)

CHANNELROWBANK COL(high) COL(low)

COL

CHANNEL ROWBANK COL

granularity>row_size, ibank_mapping=1

granularity>row_size, ibank_mapping=0

granularity<row_size, ibank_mapping=1

granularity<row_size, ibank_mapping=0

MSB LSB

8��� � �#�. 1������ ��� ��� ( ���������

�� ��� �� �%� �� ����� �. � ����� ��� ��� ���2 �������& > ����� ��� ���� �����

�% ���� ���������� ����� ��� �� � ������& 5��2 ������� ���� ����� %���

���������� �%� �� �� ��� ��� ����� ��� �� �� ���� ��� ���2� � � � ���� ���"��

�� ��� ��� ���2�&

$���� *����#��!��

(� ��� ��� ������� � ����� ��� ���� ����� �% ���� ���������� ����� � � ������

�� � ������& '� �� � ����� ��� �� ���� ��� �� ��*� �� � ���� � ������ ������� ��

������ �� ����� ��� ���� �� �������� �������& '�� �� �4������ �� ������ ����"��

� ���� ���� ���� �� 9� ����� ��� �� ������ �� %�� � � ����� ��� �� ,� �� ������

%��� �� �� ��� �� ��� � �������& '� �� � ����� ��� �� +<� �� ���� ������ %��� ��

�� ��� �� ��� ���� � �������& (� �)��� �� � ����� ��� �� �% � 9�#���� ���� ����

�� ������ �� ���� � �� ������ ���� �� 8��� � �#9&

'� �� ���� ��� �� � ����� ��� �� � ���� ��� � ����� �� �� ������ ��*�� ��� ��

���� ��� �� ��� �% ��*�� �� ������ %��� ��� �� � ������ ������ ��� �������

��� � � ��A����� �� �� ���� � ����� ��� ��� �� � ��)� ��� ������& � � ����� ���

�� 9�� �� �4������ %���� ��� � ���� ���� �� � ������ ������� ��� ��A����� �����

%���� ��� �� ��)� ��� �������&

'� �� ���� %� � �� � ����� ��� �� � ���� ��� � ����� �� �� ����� �� �����

�� � �%� �� � ����� ��� �� ���� ��& (� ��� ��� ����� �� ����� �� ��"���� �� ��

�<

0

1

0 1

2 3

0 1 2 3

4 5 6 7

granularity = 8 granularity = 16

granularity = 32 granularity = 64

0

1

2

3

4

5

6

7

8��� � �#9. �)��� �� > ����� ��� �� ������� ��������"� 9�#���� ���� 6����

����� �� �������� ��� ��� ��� ����� %���� ��� �� ���� ��"������ ��� �� � ������

������&

> ����� ��� ��� �"� � � ������ �)��� �� �� �� �� ����� ��� ��� �� ���� �#

����� �� �� ���� � ������& � ��% � ����� ��� �� %�� ������ �������� � � �� ���

�� ��� �������� ������� %��� ���� ���� ����� �� �� ���� �� �� ������ �� ������ �� �

������ � � ������ �� �� �����& (�� ��� �"� ��"� � ��� �� ������������� �%�"� �

�� ��� ������� ��"��"�� ���� ����� ����"�&

:� �� ��� ���� � �� � ����� ��� %��� ����� "� ��� �� %��� ������� �� #

�� �����& '� ������������ ��� �4���� ������� �������� �� ���� � ��� ������ ����

���������"� ������� %��� ���� ������ � ������ ������& (�� %��� ����� � �� �� �����

���������2� �� ��� ������ ���� �� "��� ��� �� �������& (� ��� ������� ���

�� ��%� �� ��%�� �%�"� � ��������� ������� ���� ���� ��� ��& �� � ����� ��� ��

��� ������ ���� � �������� ��� �� ������ �� �� ��� � ��� ����� ������� ��� ���

�)���&

" �����

8��� � �#� ������ ���� �� �)��� �� � ����� ��� �� ������ 2 �� �� �����& �� ���

�� ���� �� ��� ��� �� �� �� ����� �� ��"� ���� � ��� ������ �� �� � ����� ���& ���#

���� �������� �� ���� � ��� ����� ���� ���� � ��� �� ��� �)���� �� �� � ������*��

������� ����� �� �� �� ������ ������� ��� ����� �� �� ����� ��� ����%��� �� ��#

�?

���� ������� �� ��%� ��%�& 7�%�"� � �� �� �� ����� ������ �� ��������� ��

�� ���� � ������ � �������& (� ����� ������ 2� %�� �� �4� ����� �� ������

� �������� ������� ���� � �� �� ����� �� �� �� ,+- �� � ����� ��� ��� ������ %���

�� ��%#� ������� �������2�� ������ 2 ���� ������� ���� � +&?- ��� ������� ���

� ���� ��������& (�� �� ��� �� �� ���� ��� �� ��% ������ � ���������� ������� �� ���

� �"� ����2�� ����� �� ��� �� �� ������ ������E �� � �� �� ��� � �� ���������2

�� �� �������& 8� ��#� �� ������������� �%�"� � �� �� � ����� ��� �����

��������"� �������� %��� ���2 �� �� �� ������ ������� ������� �� �� �� �� �����

��� �������&

Performance vs. Granularity

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

8 16 32 64 128 1024 32768

Granularity

No

rmalized

Execu

tio

n T

ime

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#�. > ����� ��� "�& ��� ��

(� �� �� ����� ���� �� � ����� ��� +< "�& , ����� �� �������� �� �� �'1

������ ���� ��� ���� �� �%��� �� ����%��� �� ��� ������& ��� ������ �� ,

���� %���� ��� �� �� �� �� �� �� �)����"� ����%��� �� ��� �5F���& (� �'1

������� ��� ����� �� ��� �7* %�� � 9�#��� ���� %���� �� � ����%��� �� ,��

�5F���& (� ��� �� �� � � ����� ��� �� +< %��� ��� �%� ������� �� � ��"�� �������

��� ������ %��� ���� ����� ��� �5F��� �� � ����� �� ,�� �5F���� ��� ���� �����

�� �'1 ������& 7�%�"� � �� ��� �� ���� "�� �� 8��� � �#�� � � ����� ��� �� +<

��� ������ � �� �� ����� �� �� �� �� <&;- �"� � � ����� ��� �� ,& (�� �� �� �����

�,

�� �� ��� �� �� ���� ��� �� ���� ��� ����%��� �� �� ��"��"�� ������� �� ���

���� ����E �% ������ ��� ��� �� �� ���� ���%��� ���� ��� % ���� ���� �� ����

������ �� �� ���� ��� ��� ��� ����� �)����"� ������ ����%���& � � ����� ��� ��

, ����������� �� ���� ���� ������� ��4���*��� �� �� ����� ��� �� � ������� ����

��� �� ���� ��� �� �� ����"����� �� ��� ����&

Energy vs. Granularity

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

8 16 32 64 128 1024 32768

Granularity

No

rmalized

En

erg

y rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#;. > ����� ��� "�& ��� ��

(� ��� �� �� ���� ������� �� ���� �� 8��� � �#; ���"� �� �4������& �� ��

� ����� ��� ��� ������ ��%� ������� � � �� ��� ����� �� ��� ����& (��� ������

������� ��� �� ��%� �� ��%�� ����� "��� ��� ��& (�� �)��� �� �������� �%�"� �

�� �� ����"� ������� ���� ����� ����"� ����� & (� ��� �� ���� ��������� �� � ��

�� � ����� ��� �� ��� �����&

�� ��� �� ���� �� �� ��� ��B����� � �� �� 8��� � �#<� ���� ��� �� ��"���� ���#

%��� �� �� �� ����� ��������� �� � ����� ��� �� �� ��%#� ������� ������ 2�& 8�

��#� ������� ������ 2�� �%�"� � �� �����"� �� �� ����� ������� ��� ������ ��

�� �� � ����� ��� "����� ��"�������� �� ��� �� ��"����&

(� �� �� ����� ������� �� ��� � ����� ��� ���%���� �� ��� �� ��"���� ��

��#� ������� ������ 2�� ������� �� �� ��� ��#����� ������� �� �� �� <�- "� ���

�� ,#���� ����& �� ������ ���� �� 8��� � �#?� � � ����� ��� �� +< �� �������& (� �"� #

�=

Energy-Delay vs. Granularity

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

8 16 32 64 128 1024 32768

Granularity

No

rmalized

En

erg

y-D

ela

y

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#<. > ����� ��� "�& ��� ��B����

Performance Impact vs. Energy Cost of Granularity (Base = 8)

-30

-20

-10

0

10

20

30

-30 -20 -10 0 10 20 30

Average Performance Improvement (% of base)

Avera

ge E

nerg

y S

avin

gs (

% o

f b

ase)

16

3264

1281024

32768

8��� � �#?. 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� > ����� ���

;�

��� �� �� ����� ��� ������� %�� � ����� ��� +< �� ���� �&;-� %��� �"� ��� ��� ��

��"���� � � <&;-& ������ �� � ��� �� ��� �� ��"�� �� ��� ������ � ����� ���� 8��#

� � �#? ������ ���� ��� ���� ��� �� ��"���� �� ����� �� �� �� �� ����� ��� �������

� � � ����� ��������� �� � ����� ��� �� ��� ����� ���"� 9�&

$���� �� &��+ �""!�)

5��2 ������� ���� �)���� �� �� ����� ��� ��� �� ���� ������ �� �� ������& '�

���2 ������� �� ��� �� �� �� ��� ���$� ��� ��� ����� �� ��"���� �� �� ����� ��

��� ���2�� ��� ���������� �%� � � �������� �� �� ���� ���2& '� ���2 ������� ��

��� �� +� ��A����� �%� �� �� ��� ��� ����� � � �� ��� �� ��� �� ��� ���2�& 8��� #

� ����� ���2 ���� ���"��� �� ������ ����� �� ��� �������� ��� ������ � ������ �% ���

�� ������� ���������� ���� ��� �� �% � ��� ��� � ����"������& '��� ���"��� ��������

��� %���� �� %���� � ������ �% �� ��� ���2� �� ��� � � �"���� �� �� �� �����

��"������� ��� ��� ���� � �� � ��� �� �� �������� ���2� � � �� ��� �����&

� ���2 ������� �� + ����� �4���� � ���� �� �� ����� ��� � ���2 ������� �� �

�� ����� %� � �� ���� � ��� ����� �4���� ������� ��������& �� ��� ���2 ��� �"�

�� ����"� �%� ��� ��A����� �%� ��� �� 2��� ����"� �� �� ������*�� �������� �� ���2

������� �� �& '� ���2 ������� �� +� ���� �������� %��� ���� ��� �� � ������ ���2E ��

� ���2 ��� ���� �"� ��� �% ���� �� ��� ����� ��� ��� ���� � ������� ���� �� �

� ��� ��� ��� ����"������& 7�%�"� � ��%� ���2� %��� �� �� ��� ������ �����������

������� ��� �� �����������&

" �����

8��� �� �#, ��� �#= ������ ��� �� �)��� �� ��� ���2 �������� %�� �� ���� ���#

��� ����� �� �� ����������� �� �� � ����� ��� ����� �� ������� �&�&+ ��� � � ����� ���

�� +<& ������ �� �� ���� ���� � ������ ����� ��� � ���2 ������� �� � �� � ��� �����

�� ��#� ������� ������ 2� �4���� � ���������� ��� ������� �� �� �� �����E ��

��� ���� �� �� ��� �� ����� ����"� �� � ����� �� ��� �� ���� ��� ���� �� �� �

�% � ��� ��� ��� ����"������� ��� ���� ����� �� �� ����������� �� �� � ��� ��& ��

;+

Performance vs. ibank_mapping

0.95

0.96

0.97

0.98

0.99

1

1.01

1.02

1.03

1.04

1.05

rgbyiq dither rotate routelookup pktflow

benchmark

no

rmalized

execu

tio

n t

ime

ibank_mapping = 0

ibank_mapping = 1

8��� � �#,. '���2 ������� "�& 1� �� �����

Energy vs. ibank_mapping

0.8

0.85

0.9

0.95

1

1.05

1.1

rgbyiq dither rotate routelookup pktflow

benchmark

no

rmalized

en

erg

y

ibank_mapping = 0

ibank_mapping = 1

8��� � �#=. 5��2 ������� "�& ��� ��

;�

Performance Improvement vs. Energy Reduction for Bank

Mapping (Base = 1)

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2

Performance Improvement (% of Base)

Avera

ge E

nerg

y R

ed

ucti

on

(%

of

Base)

0

1

8��� � �#+�. 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� 5��2 �������

������ ���� �� 8��� � �#+�� � ���2 ������� �� � ��� ������ �� �"� ��� � +- ������� ��

��� ��� �� ��� �� �� �����& � ���2 ������� �� + �� �� ��� � � ��� ���� �� ���

��#�� �� ����� ��� ��%#��� �� ������������&

(�$ ���� �������#�� %��#�#�

(� ������ ��������� ������ ���� ����� %�� ������ ����� �� �������� � �� ��

������ ������� �� ����� �� �� ��� ���� ���� & 8� ����� �� %�� �� ������

����"�� ������� �� � ��� � ���� ��� �� ��� �� "��� ���� ������� %��� ����� �� ��

�� ������ ������ ������& (��� ������� ��� �� �� �� �� �� ��� ���� ��������

��� ��� �"��� �� �� ���� ��� ������� ��� �� ���� ������& (�� ������� ���������

�� �� ��� �������� ����� �� �� �%� ���2� � ��� ����� �� �� ������ �������&

$���� ���&� �� ������#!�) ��#!�!�

������ ��������� �������� �� %�� �� �������� � � ������ ���� ���� �� �� �% ���

��� ���� � � �4��� �� �4�����"��� �� ��4�� ��& ��C,D& (� ������� ���� � ��2

%�� �%� � � ���� ��� ����� ������� ���� ������& '� ��� ��� ������� �� :���

;9

��% ������� ��� ������� �� � ������ �% � � ������ ���� � ��� ��� ������� � � �������

���� ��� ��� �� � � � �� ���������� � � ��� ��� ��� ����"������& '� �� ������

��% ������� � �% �� � ��� ��� �� ���� �� �� � � � �� �� � ����������� ������� ��

��� �%& (� �%#����� ��������� �������� ��������� �� ��� �������� ��)� � ��

���� ��������� �� ��4�� ��& ��C,D �� ��� � ��� �� �� ��� ���� ����� �� �� ������� �

��� �� �� ��# �% � ������ & 8� ���� ��� ��������� �� �� :��� ��% ������� ��

��# �% � ������ ���� �� ��������� ���� � ��� ���� %�� �� �������� ������ ��

�� � ��)� ��� �%& '������������� �� �� ������ ��% ������ %���� ���� � ��� ��

������ ������� �"� ��� �� ��# �% � ������ � ��� "�������� �� ������ ��� �� ��

������& :��� �� :��� ��% ������ �� �� ��� � �"������� � �&

$��&�� "��!,�� � ���� �

'� � �� �� ���� �� ��"������� �� ��� �� :��� ��� ������ �������� �� ���������

�� ��4�� C,D� �� ��# �% � ������ ��� �� ���� �� � ���� �� ������"� �%#�����

��������� ������& '� ����� %� � ���� �������� � � �� �� ���� �%� �� ��# �%

� ������ %��� ��� ����������� �� �� :��� ��% ������� ��� � �"����� �� ������� ��

�� :��� ������& '� �� ���� %� � �������� � � �� ��� �� ��� �%�� �� ��# �%

� ������ %��� ����#� ��� �� ���� ���� ��������& (� ������ %��� ��� �� ���� �� ��

������������ �� ������ ������& (� ������� �� ��� � ���� ��� ����� � ������ %��

�% � ��� ���E �� ������ %��� ����� �� �� ������� ������&

$���� &��+ �����#��,�� ������#!�)

�� ���� ����"� ��� ��� �� ������ ���������� %�� ��� �� ����� ���� %�� �� ���

��������� �� ���2#���� ���"�� ���������& � ���2#���� ���"�� ������� %��� ������� ��

����� ������� �� ��)� ��� ���2� ���� ��� �����& (�� %��� ���� � ������ ���� ��

���2 ���� ���� �� �� ���� ���2� �� ��������� ������� �� ��� ����� ������� �� ��

��� ���� ���� &

;�

$���� ����&������-�!�� ������#!�)

� ���� ��������� ��� ���� ������� � �� �� ��4�� ��������������C,D ������� ��#

"��"�� �� �� ��� �������� ���� ���� �� �� ��� ����� ��� � � �� �� �� �& �� �%���#

��� ���%��� ���� ��� % ���� ��� ������ ���������� �"� ���� �� �� ��� �������� ���

��� ��� ���� � � ������ ������ ���� � % ���� � � ������ ��� ������ ������� �� ��

��� ���� ���� & '� �� ���� ����� �%�"� � ��� ���� � � ��� �� ������� �� �����

�� ���2�� �� � �� % ���� �� �� ���� ��� ���& :�� %���� ���� � ������ � �� ���

�� ��� ����������& ������������� �� ������ �� ��������� @���� ��� % ���� ��� �� ��

������ � �"������ % ��� ������ ��� "�����&

$���$ � �#�

Performance vs. Access Scheduler (4 channel configuration)

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

1.02

1.04

1.06

1.08

1.1

FIF

O /

PR

ED

ICT

OR

FIF

O / O

PE

N

OP

EN

_R

OW

/ O

PE

N

OP

EN

_R

OW

/

PR

ED

ICT

OR

ALT

_B

AN

K

RD

_B

F_W

R

Scheduler Policy

No

rmalized

Exectu

ion

Tim

e

rgbyiq (4 channels)

dither (4 channels)

rotate (4 channels)

routelookup (4 channels)

pktflow (4 channels)

8��� � �#++. ������ ������� 1� �� ����� '�����

�� ������ ���� �� 8��� � �#++� ������ ��������� �� ���)����"� �� �� ������ � �#

������ ������ ����� �� �� ���6� ��� ��������� �� �� �������� ������ 2�

%�� �� �4������� �� � ����� ��"������ �� �� ����#5��� �#3 ��� ������ �� �� �2#

�@�% ������ 2& ��� ��� ��)� ����� � � ��� ������ �� �� �)���� �� �� ��# �%

� ������ & (�� ���)����"����� �� �� ������� � �� ��� �� �%� ����� �. �� ������

;;

�� "���� ������� ����2�� ����� ��� ��� ����� ������� ����� �� �� �� ������

������� 5�)� � �� �� ��������� ���� ���� �� �� �)����"�� ��� �� ���6� � �#

����� ���� ���� � ��� ���� �������� �� ���� � ��������E ��������� ���� ���� ���

��2� ��"������ �� ������� �������� ��� �� �� :���#��% ������ �� ��� � � � �������

�� �)����"�����&

Performance vs. Access Scheduler (1 channel configuration)

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

1.05

FIF

O /

PR

ED

ICT

OR

FIF

O / O

PE

N

OP

EN

_R

OW

/ O

PE

N

OP

EN

_R

OW

/

PR

ED

ICT

OR

ALT

_B

AN

K

RD

_B

F_W

R

Scheduler Policy

No

rmalized

Execu

tio

n T

ime

rgbyiq (1 channel)

dither(1 channel)

rotate (1 channel)

routelookup (1 channel)

pktflow (1 channel)

8��� � �#+�. ������ ������� 1� �� ����� '����� +#������ ������ �����!

(��� �������� ��� ����� � �"� ������� �%�"� � �� ����� %� � � �� �� ����� ��

���� � �������� ����� �� �� �� ������& �� �� ����� ��*� �� �� ���� ���� �%� ��

������������ �� �� ��� �� ����� �� �������� ��� ����� ��2� ��"������ �� �� ��#�����

������� ��������& (�� �)��� �� ������� ���� �� 8��� �� �#+� ��� �#+9& (��� �� ��

������� ��� �� ������ �� ������ �� ������ 2� �� %�� �� ���� � ������ ���#

����� ���� � ������ ������& (�� ������#������ ������ ������ �� %�� �� ������

����%��� �� ������� ���� ���� ��� �� �'1 ����%���� ����%� � �� �� ����� ��

������� �� ����� �� �� �� ������& (� �� �� ����� �)���� � � ������� ��� �� �)��#

��"� ��������� ��� ����� �� �� ����� �� %��� �� ������� ��� ��� �� ��� ��B����

������ ��� �� ����������� �� �� ���� ������ 2�&

������ �� :��� ��% ������� %�� �� 7��#��% 1 ������ ������� �� ����

�)����"� ��� �� :���#������ �� �� %�� �� 7��#��% 1 ������ �������� �� ��

;<

Energy*Delay vs. Access Scheduler (1 channel

configuration)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

FIF

O /

PR

ED

ICT

OR

FIF

O / O

PE

N

OP

EN

_R

OW

/ O

PE

N

OP

EN

_R

OW

/

PR

ED

ICT

OR

ALT

_B

AN

K

RD

_B

F_W

R

Scheduler Policy

No

rmalized

En

erg

y*D

ela

y

rgbyiq (1 channel)

dither(1 channel)

rotate (1 channel)

routelookup (1 channel)

pktflow (1 channel)

8��� � �#+9. ������ ������� ��� ��B����

Performance Improvement vs. Energy Reduction for Access

Scheduler Policy (1-Channel Configuration) (Base = FIFO)

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Average Performance Improvement (% of Base)

Avera

ge E

nerg

y R

ed

ucti

on

(%

of

Base)

FIFO

Open Row

Read-Before-Write

8��� � �#+�. 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� ������ �������

;?

������#������ ������ ������ �� ���� � �� �� �� ����� ������� �� �� �#������ ���#

��� �����& '� �� �� ��� � �� ������� ������� �� �� ���� � �� ������� �� ������� �����#

������� ��� ��� ���� �� ��� �"������ �� ����� %� � �� ���� � ������ � �������

�� �4� ����� ��& �� ������ ���� �� 8��� � �#+�� �� �� +#������ ������ ����� ���

������� ��� ������ �� �"� ��� �� �� ����� ��� �"����� �� 9&�- ��� �� �"� ���

��� �� ��"���� �� �&9-&

(�( %�������� %��#�#�

1� ��� �� ���� ���� ���� ���2 ��� �� ��� ��#�%� � ��� ���� ���� ���� �� #

�� � �� �� ����������� ���������� �� ��� ��%� ������& �� ��%� ����� �����#

���� ��"��"�� � � ����) ���%��� ��%� ����������� ��� ����� ���*����� ����� ��

���� ���� $� ��%� ��%� ������ ��� � ����� ������ ��� �� �� ����� ��� ��� �� ���#

�������� �� �� ������& 1�%� ��� ��%� ��� ������ � ���� ��� ���� � ��%� �����

%��� ��"� ���� ������ �� �� ������ �� �� ����� ���*����� ���� ���� �� ���� ���

���� �� ��� �� �� �� %�2��& '� �� ��� ��%� � ��%� ��� ����� ��� �� %��� �� %�����

�� �� ��� ���� ���� �� � ��� ��%� �����&

�����* ��& �� C�D �"� �4�����"��� �4��� �� "� ���� � �%� � ��� ����%� �#�� �����

��%� ����� � �������� ��������& 7�%�"� � �� ��%� ������ ������� �� ��� %� 2 � �

���� ������� �� ��������"� �� �� ��%� ������ �� �#'' ����& '� ��������� ��

���� � ������ ����� �� ���� ���� �� �� ���6� � ������ � � ��2��� �� �� ������� #

���� ��)� ��� � �� ���� ���� �� ��� %� 2& 5������ �� ���� ��)� ������ �� �� "�������

�� �#�4��� � ���� �������� �� �� ���6� ��� ������&

'� �� ���6� ��� ������� ��� ��%� ��%� �� ���� ����� �� � ��%� ��%�

������� ������& (� ������ ������ � ��� ��� ����"���� ��� ������� �� �

���� ���� %�� �� ��� ����� ����� ��%� ������& (� ��� �� ������������� %�2��

�� �� ���� �� �� ����"�� � ������ � �� �� ������ ������� &

;,

$�$�� ��������� �� �����

�� ������ ���� �� 8��� � �#<� �� �#'' ��%� ������ � ����� � ������4 ���%� 2

�� �������� ����� � ���������& �)����"� �4��� ����� �� ��� �������� ����� � ��������

��������� �� ��� �������& (� �������� � � �4��� �� �� ��� � ������ � ��������� ���

�� ����� � ��������� �� ������ ���� �� 8��� � �#+;& '� � ��� �� ����� �� %��� �"��������

��%� ��%� �� � N�����%O ��%� ��%� �����& �� ��)� ��� ��%� ������ � � �"�������

��������� �� %��� � ��� �� �� ���� �% � �� ���� � ��� ���� �� � �� ��

����# �% �����% ��%� ��%� ����� ��� � � ��� ��� �����% ��%� ��%� �����& ��

�� ����� �#'' ��%� ������ ���� � ��� �� ��� �� � ��� ���� �� � �� ����

� ������ ���� ��%� �����& ( �������� � �� �� ����# �% ����� �� � � ��� ��� �����

�������� �� �������� %�2����� �� �� ���� � ��� ��� ��� ��� � �������� �� �� �� ���

�����& � ������ �#'' ��%� ����� ��� �� ������ �� ��� �� ���� ��������� �������

� ��� ����� ��� �� ����������� �������� �� �� ��%� ��%� ������&

ACTIVE PRECHARGED

Shallow Powerdown (Open Row) Shallow Powerdown (Precharged)

Deep Powerdown

8��� � �#+;. ��������� ���� 1�%� ����� ( ���������

(� � � � � ����� �� �������� �������� � �� �� �#'' ��%� ������ �� ��

��������� ������ �� 8��� � �#+;& (���� �&+ ������ ���� �� �������� ����������� ��

�� ���6� ��� �������� & (� �����% ��%� ��%� �� �� ���� %�� �� ���2 ��

� ��� ��� ��� �� 1 ��� �� 1�%� ��%� � ���� ��� ��& �� ����#��� �� �� � ���

����� ���*����� ����� �� �� ���� ������� �� �� � ���� ��%� ��%� �����& (� �����%�

� ��� ��� ��%� ��%� ����� �� �� ��� � ��%��� � ��� �� ��%� ��%�& (� �����%

����� %�� �� ���2 �� �� ���� �%� �%�"� � ��� �� ���� ����"� 1�%� ��%��

8���#�4�� � ����"� 1�%� ��%�� ���%#�4��& (� ��� ����� ���� � ��� �� ��� ���2��

��� ��� ��%� ��%� �� 1 ��� �� 1�%� ��%�& (� ���� ��%� ��%� ����� ��� ��

���� 1 ��� �� ��%� ��%� � ���� ��� ��& (�� ������� ��������� �� ���������� ��

;=

��� ����� ������� ��� ����� ������� ��� ����� % & ��� ������ -� �� ���� )�& � "��+ ���� )�� ����� �+ ���� ��18 ����"� 1�%� ��%�� 1 ��� �� 1�%� ��%� 1 ��� �� 1�%� ��%�

8���#�4����1� ����"� 1�%� ��%�� 1 ��� �� 1�%� ��%� 1 ��� �� 1�%� ��%�

���%#�4����18�� ����"� 1�%� ��%�� 1 ��� �� 1�%� ��%� ����#��� ��

8���#�4����1��� ����"� 1�%� ��%�� 1 ��� �� 1�%� ��%� ����#��� ��

���%#�4���11 1 ��� �� 1�%� ��%� 1 ��� �� 1�%� ��%� 1 ��� �� 1�%� ��%�

�11�� 1 ��� �� 1�%� ��%� 1 ��� �� 1�%� ��%� ����#��� ��

(���� �&+. 1�%� ��%� ���������

��� � ���� �� ���.���� )�*+ " ��������/���� #� ���� �

����"� 1�%� ��%�� 8��� �4�� �&+9; �����"� 1�%� ��%�� ���% �4�� �&�<9 <

1 ��� �� 1�%� ��%� �&�9� <����#��� �� �&��? ���

(���� �&�. �#'' 1�%� ����� ����������

��� �� ���� �#'' ��%� ����� �� ��� �� ���� ��������� ������&

������� ��� ����� ���� � � ����

�� �� �����% ��%� ��%� ����� �� �� ���� %�� � �% �� ���� ��� �� ��� �� ��"� ��

������� ��������� �� �� ��� �� ���� ����� ���� �� �� ���� �������� �� �� ��� �� ���

�� �� ����� ������� �� ��� ���������& �� ��%� �� (���� �&�� ��� ��������"� �����

�������� ���� ��� �� ��� ���� �� � � ���� ����� ���*����� ����&

�� ��%� �� 8��� � �#+<� �� � ���� ����� ���*����� ����� �� �� ��%� #��� ��

������ � � �� ����� �@����� �� ������ �� �� �����& ������ ����"� 1�%� ��%��

���%#�4�� ��� 1 ��� �� 1�%� ��%� ���� �"� �� ���� ����� ���*����� �����

�� 1 ��� ��#1�%� ��%� ���� ���� �@���� �� ���� �� � ��� ���� ��� ���2� ���� �

��%� ��� ��%�& (� �� �� ����� ������ �� �� ����� �� ������ %�� �� ���� �

������ � ������� �� �� ������ 2E ��� #� �� ������������ ��� � � ���� ���%#��%�

<�

Performance vs. Shallow Power State

0.8

0.85

0.9

0.95

1

1.05

1.1

1.15

APDF, wait=1 APDS, wait=1 PPD, wait=1 APDF, wait=10 APDS, wait=10 PPD, wait=10

Powerdown Sequence

No

rmalized

Execu

tio

n T

ime

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#+<. �����% 1�%� ����� "�& 1� �� �����

%�� ����� �� ��%� #��� �� �#'' ������ �� �� ����# �% �����% ��%� ��%� �����&

Energy vs. Shallow Power State

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

APDF, wait=1 APDS, wait=1 PPD, wait=1 APDF, wait=10 APDS, wait=10 PPD, wait=10

Powerdown Sequence

No

rma

lize

d E

ne

rgy

rgbyiq01

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#+?. �����% 1�%� ����� "�& ��� ��

������ �� ��%� #��� �� ������ ���� � �� �� ����� �������� ��� ���� �� � � �#

����� �������� �� ��� �� �������� �� ��%#� �� ������ 2�� �� ������ ���� �� 8��#

� � �#+?& :� �"� ���� �� ������ ���� �� 8��� � �#+=� �� ����"� 1�%� ��%� # ���% �4��

����� � �"���� ���������� ��� �� ��"���� �"� ����"� 1�%� ��%� # 8��� �4�� +�&,-!

%��� ���� ��������� �� �� ����� �� 9&�;-& �� ��%� �� �� ��� ��B���� ����

�#+,� ��� �)��� �� ��� � ���� ��� �� �� �� ����� ��� ������� �� ��%#� �� ��#

����������& 7�%�"� � �� ��#� �� ������������� �� ����������� �� �� ����� ��� �#

<+

Energy*Delay vs. Shallow Power State

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

APDF, wait=1 APDS, wait=1 PPD, wait=1 APDF, wait=10 APDS, wait=10 PPD, wait=10

Powerdown Sequence

No

rma

lize

d E

ne

rgy

*De

lay

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#+,. �����% 1�%� ����� "�& ��� ��B����

Performance Improvement vs. Energy Reduction for

Powerdown Sequence (Base = APDF)

-12

-7

-2

3

8

-12 -7 -2 3 8

Average Performance Improvement (% of Base)

Avera

ge E

nerg

y R

ed

ucti

on

(%

of

Base) APDS

PPD

APDF

8��� � �#+=. 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� �����% 1�%� ��%������

<�

������ ����� �� ������ ���� ��� ��B���� �� ���� ������ �� �� ��%� #��� �� ������&

(�� �������� ��� � ������ ��� ��� ���� �� �����% ��%� ��%� ����� �� � ��������

�� �� ���� � ������ � ������� ����� � ����� ��� �"� �� ���� �� ��� ��B���� �� #

�� ����� �� �� ������& '� � ������ ����� ���� �� �������� �� �� �����% ��%� ��%�

������ �%�"� � ����"� 1�%� ��%� # ���% �4�� �� �� ������� �������� �� �� �4�����

�� ���� ��� ��#����� � �����&

% & ��� ����� ���� � � ����

�� �� ���� ���*����� ���� �� �� ����#��� �� ���� �� � ���������� �� �� ���

��� �� �� ��� ������ ��� �� ��� �� ����������� �� ���� �� ������� ����� ���

� ��� �� ��%� ��%�� �� ��� ���� �� ���� �� � ������� ���� ����� �� ���� ���� �

���� ��� ���� ��� �� ���� �� ��"������& (� ������ 2� ���� �� ��� ����� ������ ��

���� � ������ ��� � �������� �� �� ���� �� �"� �� ���� �� ��� ����& (� ����

��%� ��%� ����� �� �� ��� � ��%��� 1 ��� �� 1�%� ��%�� ���� �� ����������

��� ���� ��� �� %��� ���������� �� ���� �� ���� � "� � �� �� ����� �� ���� ������&

$�$�� ����!� ��������� ��#!�!�

(� �������� ��%� ���������� ������ �� ������ �� �����* ��& ��C�D �� �� ��������

( ����� 1 ������ � � �(1& (� �(1 %���� �� �� ��� �� �� ���� �� � �� ����

����� �� ������� ��� � ��������� �� ��� �� �� �����% ��%� ��%� �����& '� ��

��� ������ ���� ���� � ������ � ����� "����� �� ��� �� � ���������� ���� �� ����

��%� ��%� �����& ��������� �� �� �����% ��%� ��%� ������ �� ��������� ���"�� ��

%��� �� ����������� �� ���� � ����� "����� ��� ������������ ������ �� �� �� �����

��� ��� �� �� ���� ������ �� �� ������&

������� ��� ����� 0�� ���������

(� ����� �� ���� ������ �� ���� ���� %���� ���� � ��%� ��� ��%� ����� �"�

�� ��"� �� ��� ��#����� ����������E ��%� ��� � ��� ��%� ��� �� �� ��� ��"� ����

������ �� �� ����� ��� �� �� ����� ���*����� ����� ��� ��%� ��� � ��� ��%� ���

<9

���� ��� ���� �� %����� ��� �� �� � ��#��� �� �����& 8�� ��& �� C;D �"� ������� ����

��� ����������� ��� �"� ��%� ��� �� � ������ %�� � �%�#��"�� ����� �� ��� ��#

����� � ����� �� ���� %�� �� ��� ��%� � ��%� �����������&

�� �� ���6� ��� ������ �� ����� ���������� �� ��%� ��%� ������� ���

%�2� � ��� �� ���� �� � ���� � ������ ���� � �� � ���� ���� ��������& (�

���� �� ��2�� �� �� ���� � ������ �� � ������� � ��� �� ���� ���� �������� ���

�� ��� � �"� ��� %�� �� ���� ����� %�2��� �� ���� ��� ������� �� �� �� �����

������ �� ����� ���*�����&

Performance vs. Powerdown Wait

0.965

0.97

0.975

0.98

0.985

0.99

0.995

1

1.005

1 2 4 8 16 32

Powerdown Wait

No

rmalized

Execu

tio

n T

ime

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#��. �(1 1�%� ��%� 3��� "�& 1� �� �����

Energy*Delay vs. Powerdown Wait

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1 2 4 8 16 32

Powerdown Wait

No

rma

lize

d E

ne

rgy

*De

lay

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#�+. �(1 1�%� ��%� 3��� "�& ��� ��B����

�� ������ ���� �� 8��� � �#��� �� �� �� ����� ������� �� %������ �� ��%� ��%�

�� ��� � � � ����� ���%����� �� �� ��� �� ��"���� �� ��%� ��� ��%� ������#

<�

Performance Improvement vs. Energy Reduction for CTP

Powerdown Wait (Base = 1)

-14

-9

-4

1

6

11

-14 -9 -4 1 6 11

Average Performance Improvement (% of Base)

Avera

ge E

nerg

y R

ed

ucti

on

(%

of

Base)

16

32

8��� � �#��. 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� �(1 �����% 1�%� #��%� 3���

�����& 3������ +< ������ �� ��%� ��%� ���� ��� ������ �� �"� ��� �� �� ����� ��#

� �"����� �� �&9,-� %��� ��� ������ ��� �� ����������� �� �&<-& (� ��� �����

�� ��� � �� ��%� �� ��%� �� ���� �� �� ������� ����&

�1� � ����� �2 ���

8� �� ���6� ��� ������� �� ��� ��#����� � ����� �� ���� %�� �� ��� ��%� �

��%� ������������ �� ��%� �� 8��� � �#�+& 7�%�"� � �� �� �� ����� ������ �� ��

��%� ��%� %��� �� �� � �����& �� ������ ���� �� 8��� � �#��� �� �� ����� ��� ��������

��� ��� %�� �� ����� ��� ��%� ��%� %��� "�����&

(�� �)��� �� ��� �� �� ���� ��� %�� � ��� �� ��%� �� ��%�� �� ���� �����

��%� �� ��%� �� � ������� ����� �� ������ ��/�!& '� � ��� �� �%�2���� ����

���� �� �� ��%� �� ��%�� �� ���� %��� �� �� ��� �� �"� ���� ���� �� ��� �����

�� ������ ���� � �� ��� �� ����"����& (� ����� ����� �� ������ ����� %������ �� ���

��������� �� �� ��� �� ������ �� ����� %�� �� ����� �� ������ ���� �� �� �4�����

�� ������ 2� �� ������ ���� �� 8��� � �#�9& (� �� �� ����� �� �� �� �� ��� %��

��%� ��%� %��� �� 9� ������� ��� ������ �� �� ����� �� �� ��� �� %�� �� ������

�� ������� �������E �� ��� 2���� ��%� ��� ��%� ����������� ���� � ����"��� � ��%

<;

Simulation Time against CKE penalty

1075000

1077000

1079000

1081000

1083000

1085000

1087000

1089000

1091000

1 8 16 30 32 34 36

powerdown_wait

sim

ula

tio

n t

ime (

cycle

s)

0

2000

4000

6000

8000

10000

CK

E p

en

alt

y (

cycle

s)

Simulation length

CKE penalty

8��� � �#�9. 1� �� ����� ������� �/� �������

������� ��� ���� ��� ��� �� %��� �� �� �/� ����� ����� �� �� �������� �� ��������

�� ������ �� ����� ���*����� �����&

'� � �� �� �"��� ��� �)���� ��� ��� ��4���*� �� �� ����� �� ������� ��� ��

����� �� ��� ����� �� ��� � �� ��%� �� ��%� �� ���� �� ��������&

% & ��� ����� 0�� ���������

8��� �� �#�� # �#�? ������ ��� �� �)���� �� ���� ��%� ��%� %���� � �� ����� �� ����

������ ���� � �� ��� � ��������� � �� �� �����% ��%� ��%� ���� �� ��� ���� ��%#

� ��%� ����& (��� ������ � � ���� ���� �� � ������ ����� �� ��18 ��%� ��%�

��������� %�� � �����% ��%� ��%� %��� �� ��� �����& �� �� ����� ���*����� ����

�� �� � ��� �� ��%� ��%� ����� �� � ���� ��� ��� �� ����"� ��%� ��%�� ���� #

��� �� ���� ��%� ��%� ����� ���� ��%� ������ ���� ��"� ���� ������ �� �� �����&

7�%�"� � �� ����������� ��� �� ��"���� ��� ������ �� ���� ��� ��� ����� �� ��� � �#

���� ���� ���� ��� ��B���� �� ���� ������ �� �� ��%� %��� "�����& �� %�� ��

�����% ��%� ��%� %���� �� ��% ����� ���*����� ����� ������� %�� �� ��� ��

��"���� �� �� ��%� ������ ������� ��� �� ��� ����� � �������� � �� �� �����%

��%� ��%� ����� �� �� ���� ��%� ��%� ����� ���� +� ���� ������&

<<

Performance vs. Deep Powerdown Wait

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

1.02

10 20 50 100 500 1000 10000

Powerdown Wait

No

rmalized

Execu

tio

n T

ime

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#��. �(1 ��� 1�%� ��%� 3��� "�& 1� �� �����

Energy vs. Deep Powerdown Wait

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

10 20 50 100 500 1000 10000

Powerdown Wait

No

rmalized

En

erg

y

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#�;. �(1 ��� 1�%� ��%� 3��� "�& ��� ��

<?

Energy*Delay vs. Deep Powerdown Wait

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

10 20 50 100 500 1000 10000

Powerdown Wait

No

rmalized

En

erg

y*D

ela

y

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#�<. �(1 ��� 1�%� ��%� 3��� "�& ��� ��B����

Performance Improvement vs. Energy Reduction for Deep

Powerdown Wait (Base = 10)

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

Average Performance Improvement (% of Base)

Avera

ge E

nerg

y R

ed

ucti

on

(%

of

Base)

100

50

500

10

8��� � �#�?. 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� �(1 ��� 1�%� ��%�3���

<,

$�$�� �����!� ��������� ��#!�!�

�� ��������� �� �������� �&�&+ ��� �&�&�� �� �� �� ����� ��� ��� �� ������ �� ���#

�� ��� �#'' �� �����% ��%� ����� �������� ��� ��%� ��%� %���� �� ��������#

( ����� 1 ������ �������� "� � ������� ���� �� ��)� ��� ������ 2�� %�� ��)� ���

�����% ��%� ��%� ������ � �"��� � ��� ���� �� ��)� ��� ������ 2�& (�� ��������

��� �� �� 1�%� ��%� ������� ��� ����� �� �� �� ��� ������ ����� ��� �� ���

������ �� ������� ������� �� �� �� ��� �����������&

Performance vs. Powerdown Policy

0.96

0.97

0.98

0.99

1

1.01

1.02

1.03

1.04

1.05

1.06

CTP ATP HBP

Powerdown Policy

No

rma

lize

d E

xe

cu

tio

n T

ime

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#�,. 1�%� ��%� 1����� "�& 1� �� �����

������"� ( ����� 1 ������ � � �(1C�D ��������� ���� �� ��%� ��%� � �����

�� � �������� �� �� �� ��� ������ ����� ��& ��� ���� � ��� �� �%�2����� �� �����

�� ������ ��� �� �� ���� ���� �� �"�������& '� �� ��� %�� ���� �� � �� �� �����

�� ������� �� ����� �"� ��%� �� ��%� �� ��� E �� � ����� �� �� ��� � ������&

���"� ����� �� �� ��� %�� ���� ��%� �� ��%� �� � ��% ������� �� ��� �����

�"� ������ ����"� �� ����� �� ��4� ������E �� � ����� �� �� ��� � ���������&

7�%�"� � ����� ��%� ��� ��%� ����������� �� �� ���� �� �� �(1 ������� � �"��

�������� �� �(1 ������ ����� � �"��� �������� �� ��� ��� �"�����& �� ������ ����

�� 8��� �� �#�, # �#9�� ��� ���� � ��E �(1 ���� � �"���� � ������� ������ �"� ��

�(1 ������&

<=

Energy vs. Powerdown Policy

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

1.02

CTP ATP HBP

Powerdown Policy

No

rma

lize

d E

ne

rgy

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#�=. 1�%� ��%� 1����� "�& ��� ��

���� ����"���� �� 1�%� ��%� ������� ��� ���� �� �����% ��%� ��%� ����� ��

���� ��� %�� �� ������� �� �� �� ��� ������ 2& �� �� ��������� �� �� �����%

��%� ��%� ����� ��� ������ �� �� "� ������� �� ��� �� ��� �� ��� �� �� ����� �� ��

������ 2�� �� �)����"� ������ %��� ������ �� �����% ��%� ��%� ����� �� %���"�

����� �� ������� �� �� �� ��� ������ ����� �& (� 751 ������� � ������� "� ����

�� �� �����* ������ �� �� ���� ����C�D� ���� A��� ���& (� ������ ��A���� ��

�����% ��%� ��%� ����� �� � �������� �� �% ���� �� ��� �� ���� ��%� �� ��%�

���� ����� �%�2����& '� �� �� ���� ���� ��%� �� �� � �� � ����� �� �����%

��%� ��%� ����� ����� �� ����"� 1�%� ��%�� 8���#�4��� �� �� ����� ���*�����

����� � � ��%� & 7�%�"� � �� �� ��� �� ���� ��%� �� ��%� �� ���� ����� ��

����� ���*����� ����� �� �� ����� ��%� ������ %��� �� �� ������� ������ %���

����%��� ���������� ��%� ��"����&

8� ��%#� ������� ������������� �� 751 ������ ���� � ����� ��� �"������ �� ��

+�- �"� �� �(1 ������ %�� ����"� 1�%� ��%�� 8���#�4�� �� �� �����% ��%� #

������ %�� �� �� ������� �����% ��%� ����� �� �� ��#� ������� ������ 2�&

751 ���� ��� ������ � ������� ������� �� �� ��#� ������� ������ 2� %�� ���#

�� �� %�� ��� ������� ������� ��� ��� ������ ���������� ��� �"������ �� ����#

?�

�� 2� �� %�� �� ��18 ������ �� ��� �������& �� ������ ���� �� 8��� � �#9+�

751 ��� ������ �"� ��� ��� �� ��"���� �� 9&��- %�� ����� �� �� �� �(1 �������

%��� ���� ��� ����� �� �"� ��� �� �� ����� �� +&9-&

Energy*Delay vs. Powerdown Policy

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

1.02

CTP ATP HBP

Powerdown Policy

No

rma

lize

d E

ne

rgy

*De

lay

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#9�. 1�%� ��%� 1����� "�& ��� ��B����

$�$�$ ��"��� �� .����� ����!����

(� ��# �% � ������ ��� � ����� ������ �� ��%� ������� �� �� ������ �� ��

�����% ��%� ��%� ����� ������� �� %��� �� ��� �� �� ���� �% � ���& '�

�� ��# �% � ������ ��%��� � ��� ��� �%�� �� �4������ �� ��� %��� ��"� ����

�� ����# �% �����% ��%� ��%� �����& (� ��1� %��� ���"� ��2� �� ��� ��#

�� �� ���� �11 ������� ����� �� ��� %��� ��"� �"� �� ���� �% ��� %��� �� ��� �

��%��� ���� �� 1 ��� �� 1�%� ��%� ����& (�� ������ �� ������ ���� �� 8��� �� �#

9� ��� �#99& ���� ����"���� �� �� ��# �% � ������ ��"� � ��� ��� �%� ����� �� ���

�� �� �� �� � ������ �� � ��)� ��� �%� �� ��� %��� %���� ��� �� �� � ��� #��� ��

�����& '� � �� �� ��2� ��"������ �� �� �����% ����� %�� ��%� ����� ���*�����

����� %��� ��� ������ �� ��� �� ���� �� ����� ���� ����# �% ������ �� ����� ��

%�� �� �% ����� �� ������� �� 7��#��% 1 ������ �� ���������&

?+

Performance Improvement vs. Energy Reduction for

Powerdown Policy (Base = CTP)

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Average Performance Improvement (% of Base)

Avera

ge E

nerg

y R

ed

ucti

on

(%

of

Base) HBP

ATP

CTP

8��� � �#9+. 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� 1�%� ��%� 1�����

Simulation Time vs. Powerdown Policy, Hot-Row

Predictor Policy

0.85

0.9

0.95

1

1.05

1.1

APDF, P

redictor

APDF, O

pen

APDF, C

lose

d

PPD, P

redictor

PPD, O

pen

PPD, C

lose

d

Powerdown Policy, Hot-Row Predictor Policy

No

rma

lize

d C

yc

les

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#9�. 1� �� ����� '����� �� 7��#��% 1 ������ �� 1�%� ��%� 1�������

?�

Energy*Delay vs. Powerdown Policy, Hot-Row

Predictor Policy

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

APDF, P

redictor

APDF, O

pen

APDF, C

lose

d

PPD, P

redictor

PPD, O

pen

PPD, C

lose

d

Powerdown Policy, Hot-Row Predictor Policy

No

rma

lize

d E

ne

rgy

*De

lay

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#99. ��� ��B���� '����� �� 7��#��% 1 ������ �� 1�%� ��%� 1�������

(�* �������

8��� � �#9� ������ ���� �� �����"� ������ �� �� �������� ��������� �� ��� ��������

���� ��� �� ������#� �� �)���� ��� �� ���� ������ ���%��� ���� ��������& > ���#

�� ��� �� �� � ������ �"� ��� �)��� �� ������ �� �� ����� ��� ��� �� �����������&

(� ��%� ��%� �������� ��� ���� �"� �� �� � +�- ������ �� ��� �� ������������

%�� � ������ ������ �� �� �� �����& �� �� ���� � ������ �� ��� ��4�� �����

�� ���� ������ 2� �� � ���������� ����� �� ����� ��� ������� �� ������ ��

������ �� �� ������ ������� �� �������&

$�%�� �������/���� �'��� ��� �� ��#!�� ��������!��

������ �� �������� ��� ��� �������������� ��� �)���� � � ��� �����������& (�

� ����� ��� �� +< ����� �� ���� ��� �� ������� ����� ���� �� � ��"�� ��� �����E

�� ��� ���� ��� ��%� ��%� �� ��������� �� �� ��%� ��%� ������& � ��)� ���

� ����� ��� %���� ���� �� ��)� ��� ���� ���� "��� ���%��� ��� ������� ��� ���������

%�� ��%� ��%� ������ %���� �� � ��� ����& (� � ����� ��� ���� ���� ����� �%

���� ������� ���2 �� �� � ������ ������ ��� ���� ������ %��� �� ������

��������� ������ %��� �� �� ���& (� ��# �% � ������ ��@������ %�� ��%� ��%�

?9

Performance Impact vs. Energy Cost for All Policies

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

-20 -10 0 10 20

Average Performance Improvement (% of

Base)

Avera

ge E

nerg

y S

avin

gs (

% o

f B

ase)

Granularity

Bank Mapping

Powerdown Sequence

CTP Shallow PowerdownWait

CTP Deep Powerdown Wait

Access Scheduler

Constant Energy*Delay

8��� � �#9�. 1� �� ����� '�� �"����� "�& ��� �� ��"���� �� ��� 1�������

������ � � ����� %�� �� �� � ��@������ �% ����2�� � ������ ��� �� "��� ��� ������

�������& (��� ������4 ���� ������� ���%��� �������� ������ �� ��� ��B����

�� �� ����� ������� ��� �� �������� ��� �����E �� %��� �� ������ � ���� ��� ��

��� �� ��� �� ��&

$�%�� ��#!�� ��#���!��

��������� �� �� ��� �� ���� �������� �� ��� �� �� ���6� ��� ��������� �#

��� �� �� ���� %������ �� �� ���� ����� �� �� �� ����� "� ��� ��� �� ��"����� ��

�� � �� � �� 2�� � ���#�) ���%��� ���� �%� ��� ��� �� ������ ���� �� 8��� � �#9�&

'� �� �� ����� �� �� ���� ��� �� �� ���� ���� ���� ����� ��"� ��%� ��%�� ���

� ����� ��� ����� �� �� ����� �� �������� , �����!& '�� �� �� ��� ���� �� ������

�� �� ������� �� ������ ��� �� �� ��������� �� � ����� ��� ����� �� "� � �� ��� ���

�� ��%� ��%� ������� � ����� ��� � �(1 ��������� ������� ��%� ��� ��%� �� ��

����"� 1�%� ��%� # ���% �4�� ����� �����������& '� �� ��� ��B����� � ����� �� ��

�� ������*��� � ����� ��� ����� �� ���# ���� +< � 9�!� ��� �� 751 ��%� ��%�

��������� ������ ����� �� ����& ������ �� ������ ������� ��� ������ � ����#

��� ������� ����� �� ��� �"�� ��� ��� �� ��� �� �� ����� �� :��� ��% ���������

?�

������ ����� �� ���� �� ��� � �� �����&

8��� �� �#9; # �#9? ������ ��� �� �� �� ������ ��� �� ������������ ��� ��� ��B�����

�� � �� ������� �� �� �"� ������ 2� ���� �� ��� �����& ������ + �� �� ��#

�� �� ������ ��#��� �� ������ ���� ���� ���"�& ������ � �� �� ��%#��� ��� ��%#

�� �� ����� ������ ���� ���� ���"�& ������ 9 �� �� ������ %�� ������*�� ��

��� ��B����� � ������ %�� � ����� ��� +<& ��� � �� �� ���� ������ ������ � � "���#

���� �� ��)� ��� ����������� ��� �� � ���� ��#�� ���� ��� ��#�%� � ���� � �������

������ 9 �� �� ������� ������ ����� �� �� ������*�� �� ��� ��B����� � ������ ���#

������ �� �"� ��� �� �+&,- ���� ��� �� ��� ������ +� %��� ���� ��� ����� �"� ���

�� �� ����� �� ,&,-&

Performance vs. Policy Configuration

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

System 1 System 2 System 3

Policy Configuration

No

rma

lize

d E

xe

cu

tio

n T

ime

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#9;. 1� �� ����� "�& 1����� ������ �����

'� �� ���� ���� �� ���� ��� ���� ��� �� ��"���� � � ���� ���������� �� ��� ��

�4������� �� �� ������ 2�& '� � ������ �� � ������ %��� ����� �� ����� ��� �������

������� � ��� 9 �� ������� ������� ���� ���� ��� �� ��� ������ +&

?;

Energy vs. Policy Configuration

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

System 1 System 2 System 3

Policy Configuration

No

rma

lize

d E

ne

rgy

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#9<. ��� �� ����������� "�& 1����� ������ �����

Energy*Delay vs. Policy Configuration

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

System 1 System 2 System 3

Policy Configuration

No

rma

lize

d E

ne

rgy

*De

lay

rgbyiq

dither

rotate

routelookup

pktflow

8��� � �#9?. ��� ��B���� "�& 1����� ������ �����

?<

������� #

����������

(�� ����� ������� ���� ��� � � ��� ��#�������� ��� ��������� ����� �#''

���� ���� ��� ������������ ����� ��� ��� �� ����������� %��� ���� ���#

������ ��� ����� �� �� �����& (�� ���� �� ��� �� ���� �������������� ��� �����#

���� �� "� ���� ������ ��������� ��������� �� ��� ���#��#� �%� � ������� ������� ��

��� ��� ��%� ��%� ������� ��� �� ���� � ������ ��������� ������& �)� ���

�������� ��� ����� ���������� "� ������ �� �� ������$� ��� �� ����������� ��� �� #

�� �����& (� ����� �� ��� � � ������ �� ������� ����������� �� ������ ��������

�� ������*� �� ��� ��B����� � ������ ������� �� �"� ��� ��� �� ��"���� �� �+&,-

%�� �� ,&,- �� �� ����� ��� �������&

*�� +����� ����

��� %� 2 ������ �� �� ���� �� ��� ��#�%� � ��� �������& 5� �� ����� ����

��� ����� ������� �� �4�����"� ����� �� ��� �������� ������ ��������E �� �� ������

��"��������� ��� ���� �� ��� ����� ��� �� ��� �� �� ����� �����& ������������� ��

����� ���� ��������� � �%� � ��������& ��� ��#�%� � ����%� � �������� ��� ������#

���� �� � �%� � �������� ��������� �� ��� �����&

�� ��� ��#�%� � "� ���� ���� � ������ ����� � ����� ��� �"� �� �� ����� ��

��� ������& �� ��� ��� ������� �������� ���� � ��� ��� �� �� �� �� ������ ��

������� ���� �� ��� ������ �� %���� �� "������� �� �� ��� ��� ������� ������ ��

??

����� �� �� �������� ������ ����� �. �� �� ������� � � �� ��% � �������� �� ��� ���

������� �������� ��� ���� �� ��� �� ��"���� �� �� ���� �� �� �� ����� ����� ��

����E �%�"� � �� ��#� ������� ��������� �� �� �� ����� ���� �� ���� ��%#��� ��

�������� %���� �� ������������& 7�%�"� � �� ��� ��� ������� ������ ��� ��� �����

����������� %����� �������� �"� � ���� ��� �������� �� ���� �� ��% �����&

� �������� %���� �� �� ����� �� �� ������ �� ��� ��� ������ ������������ ��)� ���

�������� �� ��)� ��� �������� �� �� ��� ��� �����& (� ��� ��#�%� � "� ���� ���� �

������ ����� ���� ���� �� ��� �� ��� �� �� ����� ���� ������ �� � �� ���� "� ����

��� ��� ���� ��� ��� �� ���� � ������� ��� ���� %�� ���� �� ���� ��� ���

������� ������&

8������� �� ������� �������������� �� �� ���6� ��� ��������� ����� ���

�� ��������� �� �� ���� �� % ����� �� ��� �����& :��� �� � ����� �� ���� ��� � ��

���� ���������� �� ��� �� ���� �� ���� �� � ���� ��� ��� �� ����� ������ �� ��

���� � ������&

?,

$����������

C+D �������� ��� �� �(�?79��,51#;� ���.FF��%�����&��� ��&���F���F

���������F� ��F�� �F�;<�� 4�4,4+< �� 5&���

C�D H& �����*� �& /������ � G& H�A��2 ������ �& ��"���� ������� ��� �& P&

' %�� ��� ��� �� ���������� M���� ����%� � ��� 7� �%� � � ����� 1�%�

���� ���� �� '� �� ����� P���� � ��#��� ���+� G��"� 6����� ��4���&

C9D H& �����*� �& ��"���� �������� �& /������ � G& H�A��2 ����� ��� �& 7&

' %�� ������� #5���� ��� ��� �� ���������� '� � � ����� P��� +�#+��

����� G�% : ������ 6��������� M��&

C�D (� �������� ��� �� ������ 5����� 2 ����� ����

���.FF%%%&�����&�����2&���

C;D Q& 8��� �& ����� ��� �& 6����2 ���� � ���� ���� 1������� �� ��� 1�%�

���������� '� ���������� ������ <#? ���+&

C<D �& / �����2�� �& 5������ �& 7������� �& >� ����� 5& 1� ��� P& ����� ���

/& �����"�$� (� H���� #( ��� � ������� � '� ��� ����

C?D �& 6����2 �� ��& 1�%� �%� � 1��� ���������� '� ��������� G�"���� ����&

C,D �& ��4�� � 3& ����� M& /������ 1& ������� ��� P& :%��� ���� � ������

��������� '� ��� ��� ����&

?=

top related