在低电压下稳定运行的cache（二）-优快云博客

本文深入分析了两种容错机制——Cacheword-disable和Cachebit-fix，详细介绍了它们的工作原理和实现方式。Cacheword-disable通过在缓存条目的tag中保存缺陷映射表来检测和隔离故障内存位；Cachebit-fix则采用更精细的粒度，以pair为单位检测缺陷，并使用补丁进行修正。通过这两种机制，系统能够在一定程度上增强自身的容错能力，确保数据的一致性和可靠性。

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接下来介绍论文中提出的两种容错机制：

Cache word-disable：

上图是一条cache entry。word-disable机制的要点有两点：

1）每一条cache line的tag中保存了一个缺陷映射表（defect map），一条line（64 B）中有16个word（32 bit），则map中存有16个bit，分别对应这16个word，若word产生缺陷，则map中相应bit为1，若word有效则相应bit为0。

2）在每一个cache set中每连续两个cache line形成一条logical line。第一条physical line存logical line的前8个有效字（32 bit word），第二条physical line存logical line的后8个有效字。

我们将一条cache line两等分，这样每份是8个字的容量，但每一份只存4个字（每条cache line只存8个字），每一份最多允许4个字有缺陷，超过4个字则整个cache有缺陷。我们通过两个四阶段shifter去除有缺陷的字并收集有效字，利用defect-map对缺陷字进行定位，具体图示如下（来自论文）：

Cache bit-fix：

它的粒度更细，2个bit为一组（成为pair），当至少有一个bit有缺陷时该pair视为有缺陷。用2-bit的patch（补丁）就可纠正一个有缺陷的pair。对一条cache line读写，先要取出这条cache line对应的repair patterns，repair patterns包括repair pointer和patch，repair pointer可以避免读和写broken bit，而patch可以修正cache line（读cache line时），当写cache时，需要将新的patch写入到repair patterns。我们将一个8-way cache分成两个bank ，这样当cache hit时，我们可以同时将data line和fix-line（存有data line对应的repair patterns）取出：

如上图，我们从Bank A中取出data line，从Bank B中取出fix-line。data line要经过n个shift阶段，n代表缺陷对的数目，每一个阶段去除一个缺陷对（缺陷对要靠defect pointer去识别），同时替换为一个fixed pair（patch进行修正）。fix-line也会出现错误，我们用SECDED ECC进行纠正，当确保没问题时，我们再用repair patterns去纠正data line。