同時多線程處理器性能與功耗改進的研究.pdf

1、同時多線程處理器(SMT)允許同時從多個線程取指令執(zhí)行,可以使線程間的線程級并行性以及線程內(nèi)的指令級的并行性得到了充分的挖掘。在減少指令槽的水平浪費的同時,也減少了垂直浪費,從而同時多線程處理器大大地提高了處理器的指令吞吐率。
　　 同時多線程的執(zhí)行產(chǎn)生了較傳統(tǒng)單線程處理器更多的功耗,但具體的每個線程占總體功耗的比例不盡相同。本論文針對SMT的研究,提出了基于線程級功耗的評估方法以及相對應(yīng)的取指調(diào)度策略。該策略可以在系統(tǒng)運行的過

2、程中,動態(tài)地統(tǒng)計出各線程對各部件的詳細功耗情況,每個周期都對各線程所產(chǎn)生的功耗進行衡量排序。在下一周期進行取指時,處理器根據(jù)各線程的功耗大小進行動態(tài)取指。從而,在兼顧系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上,盡可能地減少系統(tǒng)運行中的峰值功耗,減少系統(tǒng)運行過程中因局部功耗過大而導(dǎo)致“走?！爆F(xiàn)象的產(chǎn)生。與傳統(tǒng)的ICOUNT取指策略相比較,通過實驗結(jié)果表明:每周期峰值功耗平均降低4.87％,每周期均值功耗可以降低約2.3％。在最好的情況下,峰值功耗可以降低約60％,

3、能夠降低系統(tǒng)在運行過程中某一周期功耗過大,或某一段時間功耗過大,導(dǎo)致處理器出現(xiàn)“走?！爆F(xiàn)象發(fā)生的可能性。
　　 另外,本文還將DIP[21]Cache替換策略思想在SMT上實現(xiàn),通過對原有的Cache結(jié)構(gòu)的改變,運用新的替換算法,驗證SMT的性能變化情況。與傳統(tǒng)的LRU替換算法相比較,實驗結(jié)果表明:在單線程情況下,部分線程的性能可以得到一定提高,其中art負載程序可以提高近25％,但是隨著負載數(shù)的不斷增加,由于資源競爭程度的不斷