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，本文利用經典的閉環(huán)控制技術實現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以獲得不同程度的功耗節(jié)省比例。此外，當