在低电压下稳定运行的cache（一）

这篇文章是根据IEEE论文Trading off Cache Capacity for Reliability to Enable Low Voltage Operation展开论述的：

cache（包括电路）能稳定运行的最低电压称为Vccmin，当实际电压Vcc低于Vccmin时，就会影响微处理器的稳定性。论文首次运用架构级的技术来使cache在低于500mV电压下稳定运行。

cache在低电压下出错：

当电压下降，伴随参数变化（parametric variation），例如intra-die Random Dopant Fluctuations（RDF）会通过影响阈值电压Vth来影响SRAM cell读和写得稳定性，造成cache failure。随着电压下降，失效概率呈指数增加，如下所示：

我们可以看到，本来正常电压下cache极不可能failure，但在低电压（如近阈值或亚阈值电压）下cache可能failure，或许运行一阵子便会出现错误。在500mV电压下，几乎每一条64字节的cache line都有一个缺陷位（defective bit），因为一条cache line包含很多cell，任何一个cell失效，都会让这条cache line有缺陷（defective）。

这里我们认为当失效率（probability of failure）不高于1.E-03是可以接受的，以此为标准，当我们将研究对象由整个cache缩小到单个bit时，实现低电压同时保证失效率在容忍范围是可以做到的，论文给出下图：

ECC是常用的位错误检测及纠正方法，但也存在高的存储开销和对多位错误需要复杂的操作等缺陷，接下来我们在第二部分讲解论文中提出的两个新颖的fault-tolerant方法：Cache word-disable和Cache bit-fix。