功耗受限情況下多核處理器能效優(yōu)化技術(shù).pdf

1、現(xiàn)代處理器上提供了多種功耗調(diào)節(jié)機(jī)制，使用這些技術(shù)可以在運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要調(diào)節(jié)處理器功耗以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和需求。功耗封頂技術(shù)是其中一項(xiàng)重要的應(yīng)用。控制部件功耗可以限制溫度，提升穩(wěn)定性。在數(shù)據(jù)中心，控制集群的峰值功耗可以減少電力過(guò)度供給的情況，降低不必要的基礎(chǔ)設(shè)施投入。而且可以在不修改現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的情況下增加計(jì)算節(jié)點(diǎn)，保證安全性的同時(shí)提高集群性能。
　　隨著處理器核數(shù)的增加和運(yùn)行負(fù)載的愈加復(fù)雜，功耗封頂技術(shù)面臨復(fù)雜度高，實(shí)用性差等問(wèn)題

2、。大量的優(yōu)化策略依賴于離線訓(xùn)練，制約了優(yōu)化效果和可移植性。本文提出多層次功耗控制及優(yōu)化策略PPCM(Practical Power Capping Method)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整模型參數(shù)的反饋控制機(jī)制，保證功耗控制的穩(wěn)定性和魯棒性。PPCM依據(jù)計(jì)算訪存比指標(biāo)在應(yīng)用間分配功耗，依據(jù)訪存開(kāi)銷指標(biāo)在線程間分配功耗。將功耗優(yōu)先分配給對(duì)功耗需求高的處理器核從而提高處理器能效。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容和工作成果:
　　(1)研究了處理器上三

3、種功耗調(diào)節(jié)技術(shù)對(duì)處理器的調(diào)節(jié)效果，包括Dynamic Voltage and Frequency Scaling, Idle Cycle Injection, Clock CycleModulation三種技術(shù)。首先分析了這三種技術(shù)對(duì)處理器功耗、性能以及任務(wù)完成總能耗的影響，然后將三種技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，分析他們的異同點(diǎn)，討論他們各自的適用場(chǎng)景。
　　(2)設(shè)計(jì)可動(dòng)態(tài)調(diào)整模型參數(shù)的反饋控制機(jī)制。在研究處理器功耗和頻率關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立關(guān)

4、于頻率的線性模型以估計(jì)功耗，使用P-控制理論控制處理器功耗。處理器功耗和負(fù)載有關(guān)，功耗模型中的比例參數(shù)隨著負(fù)載不同而不同，也隨著硬件的不同而不同。本文設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)調(diào)整比例參數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)更好的功耗控制。
　　(3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)多層次的功耗分配策略。功耗分配策略分為兩層:應(yīng)用間功耗分配和線程間功耗分配。在應(yīng)用間以計(jì)算訪存比為分配指標(biāo)，在線程間以訪存開(kāi)銷為指標(biāo)，同時(shí)考慮到頻率對(duì)訪存開(kāi)銷的影響導(dǎo)致的誤差擴(kuò)大，將訪存開(kāi)銷統(tǒng)一化到相同的頻率之