在当代计算机系统中,处理器的速度远远高于存储器的速度。Cache技术是提高数据访问性能的经典技术,在计算机系统的性能优化中发挥了重要的作用,但Cache同时也占据了计算机系统的大部分功耗。研究高性能和低功耗的Cache,对于计算机系统,特别是嵌入式系统,有重要意义。本文主要从动态可重构的角度研究嵌入式系统中Cache低功耗技术,分析了已有的高性能低功耗Cache技术的不足,重点介绍了一种动态可重构Cache设计技术Tournament Caching,在此基础上提出了两种低功耗动态可重构cache模型。第一种是适用于L1 I-Cache的不定路数变化的竞争Cache,该Cache模型对Tournament Caching的调度策略进行了优化,并且在Cache的运行过程中相联度能够在1,2或4路之间变化,能够更快的适应程序运行时Cache最优参数配置的需要,从而进一步降低Cache的功耗。第二种是适用于L2 Cache的快速自适应竞争Cache,该Cache模型基于L2 Cache容量大,功耗消耗多的特点,并且结合不定路数变化的竞争Cache的优点,相对传统组相联的L2 Cache,能够明显降低功耗。本文采用体系结构建模仿真工具Simplescalar和Wattch搭建仿真平台,并在其中嵌入本文所提出的两种动态可重构Cache模型,然后在ARM指令集上,对Mibench的benchmark标准测试程序进行仿真。实验结果表明,相对Tourname Caching,不定路数变化的竞争Cache能够进一步降低20%的功耗,而延迟只增加了0.6%;相对传统组相联的L2 Cache,快速自适应竞争Cache能够平均降低将近50%的功耗,而延迟只增加了0.57%。