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步以及計算機技術的不斷發(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越大，功耗問題已經(jīng)成為制約高性能處理器進一步發(fā)展的瓶頸。功耗過高不僅帶來了巨大的能源浪費，同時由功耗引起的溫度升高對系統(tǒng)可靠性帶來巨大威脅，因此有效的功耗管控對于優(yōu)化系統(tǒng)功耗，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行有著十分重要的意義。此外，應用的多樣性對片上多核系統(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)化應用的性能成為本文的兩大研究點。
　　動態(tài)電壓頻率縮放（DVFS）技術是一種有效的功耗管控手段，本文在現(xiàn)有的研究基礎之上，通過分析并行程序運行時的訪存特征，提出了一種模塊化的功耗管控方案，將整個片上多核系統(tǒng)分為了處理單元模塊和互連/存儲模塊，并在建立的性能模型基礎之上設計了一種 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)控制技術實現(xiàn)了對功耗的實時控制功能。
　　最后，為了驗證提出的功耗管控方案的有效性，本文通過軟件仿真器對該方案進行了仿真驗證，同時也和現(xiàn)有的其他方案進行了對比。仿真結果表明，本文提出的CO_DVFS方案可以在對系統(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方案進一步降低了9.5%的功耗。同時該方案還可以通過設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