功耗受限情況下多核處理器能效優(yōu)化技術.pdf

1、現(xiàn)代處理器上提供了多種功耗調(diào)節(jié)機制，使用這些技術可以在運行時根據(jù)需要調(diào)節(jié)處理器功耗以適應不同的應用場合和需求。功耗封頂技術是其中一項重要的應用?？刂撇考目梢韵拗茰囟?，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度供給的情況，降低不必要的基礎設施投入。而且可以在不修改現(xiàn)有基礎設施的情況下增加計算節(jié)點，保證安全性的同時提高集群性能。
　　隨著處理器核數(shù)的增加和運行負載的愈加復雜，功耗封頂技術面臨復雜度高，實用性差等問題

2、。大量的優(yōu)化策略依賴于離線訓練，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)，通過動態(tài)調(diào)整模型參數(shù)的反饋控制機制，保證功耗控制的穩(wěn)定性和魯棒性。PPCM依據(jù)計算訪存比指標在應用間分配功耗，依據(jù)訪存開銷指標在線程間分配功耗。將功耗優(yōu)先分配給對功耗需求高的處理器核從而提高處理器能效。
　　本文主要研究內(nèi)容和工作成果:
　　(1)研究了處理器上三

3、種功耗調(diào)節(jié)技術對處理器的調(diào)節(jié)效果，包括Dynamic Voltage and Frequency Scaling, Idle Cycle Injection, Clock CycleModulation三種技術。首先分析了這三種技術對處理器功耗、性能以及任務完成總能耗的影響，然后將三種技術進行對比，分析他們的異同點，討論他們各自的適用場景。
　　(2)設計可動態(tài)調(diào)整模型參數(shù)的反饋控制機制。在研究處理器功耗和頻率關系的基礎上，建立關

4、于頻率的線性模型以估計功耗，使用P-控制理論控制處理器功耗。處理器功耗和負載有關，功耗模型中的比例參數(shù)隨著負載不同而不同，也隨著硬件的不同而不同。本文設計動態(tài)調(diào)整比例參數(shù)的方法實現(xiàn)更好的功耗控制。
　　(3)設計并實現(xiàn)了一個多層次的功耗分配策略。功耗分配策略分為兩層:應用間功耗分配和線程間功耗分配。在應用間以計算訪存比為分配指標，在線程間以訪存開銷為指標，同時考慮到頻率對訪存開銷的影響導致的誤差擴大，將訪存開銷統(tǒng)一化到相同的頻率之