基于訪存行為特征的片上多核系統(tǒng)功耗管控研究.pdf

1、隨著集成電路工藝的進(jìn)步以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，片上多核處理器正逐步取代傳統(tǒng)的單核處理器成為未來(lái)的主流。然而由于芯片集成度的提高，芯片的功耗密度也越來(lái)越大，功耗問(wèn)題已經(jīng)成為制約高性能處理器進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。功耗過(guò)高不僅帶來(lái)了巨大的能源浪費(fèi)，同時(shí)由功耗引起的溫度升高對(duì)系統(tǒng)可靠性帶來(lái)巨大威脅，因此有效的功耗管控對(duì)于優(yōu)化系統(tǒng)功耗，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有著十分重要的意義。此外，應(yīng)用的多樣性對(duì)片上多核系統(tǒng)中的功耗管控提出了不同的要求，如何滿足應(yīng)用的性

2、能約束優(yōu)化系統(tǒng)功耗以及滿足系統(tǒng)的功耗約束優(yōu)化應(yīng)用的性能成為本文的兩大研究點(diǎn)。
　　動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放（DVFS）技術(shù)是一種有效的功耗管控手段，本文在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)之上，通過(guò)分析并行程序運(yùn)行時(shí)的訪存特征，提出了一種模塊化的功耗管控方案，將整個(gè)片上多核系統(tǒng)分為了處理單元模塊和互連/存儲(chǔ)模塊，并在建立的性能模型基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)了一種 DVFS算法，該算法可以在滿足程序性能約束的前提下，降低系統(tǒng)中非關(guān)鍵模塊的電壓頻率以優(yōu)化系統(tǒng)功耗。此外，為了滿

3、足系統(tǒng)的功耗約束，本文利用經(jīng)典的閉環(huán)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)功耗的實(shí)時(shí)控制功能。
　　最后，為了驗(yàn)證提出的功耗管控方案的有效性，本文通過(guò)軟件仿真器對(duì)該方案進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，同時(shí)也和現(xiàn)有的其他方案進(jìn)行了對(duì)比。仿真結(jié)果表明，本文提出的CO_DVFS方案可以在對(duì)系統(tǒng)造成5％的性能損失條件下，降低系統(tǒng)41.9%的功耗，相比P B_DVFS方案進(jìn)一步降低了9.5%的功耗。同時(shí)該方案還可以通過(guò)設(shè)置不同的性能損失參數(shù)以獲得不同程度的功耗節(jié)省比例。此外，當(dāng)