眾核芯片熱建模與功耗管理技術(shù)研究.pdf

1、集成電路是人類智慧的結(jié)晶，對人類社會的發(fā)展有很深遠的影響。而處理器、微處理器的發(fā)展，越來越存促進了各行各業(yè)的發(fā)展，成為了工業(yè)界的大腦。很難想象，沒有電腦、手機，我們的生活、工業(yè)會發(fā)展成什么樣子。然而，這個大腦也會因為思考過多而發(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)不能夠應對。就造成了芯片的某

2、部分甚至是大部分的核心不能滿性能工作或者是完全關(guān)斷，這就是目前國內(nèi)外集成電路設計者和科學家研究的方向——黑硅[1]。然而，幸運的是，黑硅并不是真的黑，黑色的部分只是在某一時刻不能夠完全開啟或者是開啟[2]。所以，黑硅是有利用價值的，我們本文的工作重點就是在保證芯片的核心溫度不超標的情況下，得到芯片的最大性能。
　　一開始，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，然后反復利用建立的模型。然后進行了能夠保護組合端口的模型降階，優(yōu)化了熱分析的速度。
　　本文針對眾核芯片的熱建模與功耗管理，改進了眾核芯片功耗分布與匹配的方法。我們一開始提出一種功率預算的方法，在保證所有核心溫度不超標的前提下，通過MPC[5]和OMP等最優(yōu)化算法，找到芯片在運行時所能容納的最大功耗。然后，