眾核芯片熱建模與功耗管理技術(shù)研究.pdf

1、集成電路是人類(lèi)智慧的結(jié)晶，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展有很深遠(yuǎn)的影響。而處理器、微處理器的發(fā)展，越來(lái)越存促進(jìn)了各行各業(yè)的發(fā)展，成為了工業(yè)界的大腦。很難想象，沒(méi)有電腦、手機(jī)，我們的生活、工業(yè)會(huì)發(fā)展成什么樣子。然而，這個(gè)大腦也會(huì)因?yàn)樗伎歼^(guò)多而發(fā)熱。
　　處理器、微處理器的核心數(shù)目增加，出現(xiàn)了多核甚至眾核的芯片。隨著工藝的進(jìn)步和晶體管尺寸的縮小，靜態(tài)功耗占總功耗的比例增加，功率密度的增加，溫度不斷升高，傳統(tǒng)的散熱方法已經(jīng)不能夠應(yīng)對(duì)。就造成了芯片的某

2、部分甚至是大部分的核心不能滿(mǎn)性能工作或者是完全關(guān)斷，這就是目前國(guó)內(nèi)外集成電路設(shè)計(jì)者和科學(xué)家研究的方向——黑硅[1]。然而，幸運(yùn)的是，黑硅并不是真的黑，黑色的部分只是在某一時(shí)刻不能夠完全開(kāi)啟或者是開(kāi)啟[2]。所以，黑硅是有利用價(jià)值的，我們本文的工作重點(diǎn)就是在保證芯片的核心溫度不超標(biāo)的情況下，得到芯片的最大性能。
　　一開(kāi)始，我們介紹了眾核芯片熱建模[7]的方法這里我們采用有限差分的方法進(jìn)行熱建模,并且這種熱建模的方法不光能夠仿真芯片

3、的熱靜態(tài)特性還可以仿真芯片的熱瞬態(tài)特性。對(duì)于大規(guī)模集成電路如多核和眾核芯片，我們創(chuàng)造性地提出了可組合[4]的熱模型，分別建模，然后反復(fù)利用建立的模型。然后進(jìn)行了能夠保護(hù)組合端口的模型降階，優(yōu)化了熱分析的速度。
　　本文針對(duì)眾核芯片的熱建模與功耗管理，改進(jìn)了眾核芯片功耗分布與匹配的方法。我們一開(kāi)始提出一種功率預(yù)算的方法，在保證所有核心溫度不超標(biāo)的前提下，通過(guò)MPC[5]和OMP等最優(yōu)化算法，找到芯片在運(yùn)行時(shí)所能容納的最大功耗。然后，