微處理器熱點(diǎn)監(jiān)控及溫度重構(gòu)算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，電子產(chǎn)品的消費(fèi)需求越來越高，消費(fèi)者們不僅關(guān)注電子產(chǎn)品的性能，而且更加關(guān)注其產(chǎn)品本身是否輕便、小巧、易于攜帶。這為消費(fèi)類電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)帶來了很大的挑戰(zhàn)。微處理器作為電子產(chǎn)品的核心元件，其本身性能的好壞直接影響著電子產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)。因此，很多芯片制造廠商都大力提升其微處理器的集成度，這造成了集成電路特征尺寸不斷減小，功耗密度不斷增加，芯片的工作溫度也隨之提高。過高的芯片溫度導(dǎo)致晶體管漏電功耗增加，轉(zhuǎn)換速率降低，電路可靠性下降等一系列

2、嚴(yán)重的問題。針對這種情況，目前高性能微處理器中普遍采用動(dòng)態(tài)熱管理技術(shù)對其工作溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。
　　動(dòng)態(tài)熱管理技術(shù)依靠微處理器中集成的熱傳感器，采用有效的熱點(diǎn)監(jiān)控算法和溫度重構(gòu)算法來計(jì)算微處理器的工作溫度狀況，根據(jù)這一溫度狀況，來決定是否發(fā)出預(yù)警或者采取必要的響應(yīng)。因此，熱點(diǎn)監(jiān)控算法和溫度重構(gòu)算法的好壞直接影響動(dòng)態(tài)熱管理的效率。本文基于這兩種應(yīng)用分別展開了算法的研究及優(yōu)化，并在實(shí)驗(yàn)中仿真驗(yàn)證這些算法的性能。
　　在熱點(diǎn)監(jiān)控部

3、分，本文首先研究如何利用K-means聚類算法和雙重聚類算法實(shí)現(xiàn)以少量熱傳感器有效監(jiān)控全部熱點(diǎn)的方法?；谶@些方法，再結(jié)合熱點(diǎn)分布的一些特性，設(shè)計(jì)者提出了考慮熱梯度的K-means聚類優(yōu)化算法和考慮溫度奇異點(diǎn)的雙重聚類優(yōu)化算法對熱點(diǎn)監(jiān)控效率進(jìn)行改進(jìn)。仿真結(jié)果表明，這兩種優(yōu)化算法無論在熱點(diǎn)監(jiān)控誤差上還是傳感器使用數(shù)量上，均比原有算法表現(xiàn)更為優(yōu)秀。其中，在相同誤差要求下，考慮溫度奇異點(diǎn)的雙重聚類優(yōu)化算法所使用的傳感器數(shù)量比考慮熱梯度的K-m

4、eans聚類算法更低。
　　在微處理器溫度分布重構(gòu)部分，本文提出兩種利用非均勻分布熱傳感器溫度采樣值重構(gòu)整個(gè)微處理器溫度分布的方法。其中，基于V圖頻譜濾波的方法使用非均勻采樣向均勻采樣轉(zhuǎn)化的思想，通過傅里葉變換和余弦變換，簡單快速的實(shí)現(xiàn)了溫度的重構(gòu)，但是誤差狀況不是很理想。另一種方法是距離倒數(shù)加權(quán)平均算法，該方法精度高，但時(shí)間代價(jià)大。針對動(dòng)態(tài)熱管理中的時(shí)間及時(shí)性要求，提出分塊距離倒數(shù)加權(quán)優(yōu)化算法和基于V圖相鄰關(guān)系的距離倒數(shù)加權(quán)優(yōu)化