同時(shí)多線程處理器性能與功耗改進(jìn)的研究.pdf

1、同時(shí)多線程處理器(SMT)允許同時(shí)從多個(gè)線程取指令執(zhí)行,可以使線程間的線程級(jí)并行性以及線程內(nèi)的指令級(jí)的并行性得到了充分的挖掘。在減少指令槽的水平浪費(fèi)的同時(shí),也減少了垂直浪費(fèi),從而同時(shí)多線程處理器大大地提高了處理器的指令吞吐率。
　　 同時(shí)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(gè)線程占總體功耗的比例不盡相同。本論文針對(duì)SMT的研究,提出了基于線程級(jí)功耗的評(píng)估方法以及相對(duì)應(yīng)的取指調(diào)度策略。該策略可以在系統(tǒng)運(yùn)行的過

2、程中,動(dòng)態(tài)地統(tǒng)計(jì)出各線程對(duì)各部件的詳細(xì)功耗情況,每個(gè)周期都對(duì)各線程所產(chǎn)生的功耗進(jìn)行衡量排序。在下一周期進(jìn)行取指時(shí),處理器根據(jù)各線程的功耗大小進(jìn)行動(dòng)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(yùn)行中的峰值功耗,減少系統(tǒng)運(yùn)行過程中因局部功耗過大而導(dǎo)致“走停”現(xiàn)象的產(chǎn)生。與傳統(tǒng)的ICOUNT取指策略相比較,通過實(shí)驗(yàn)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(yùn)行過程中某一周期功耗過大,或某一段時(shí)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(shí)現(xiàn),通過對(duì)原有的Cache結(jié)構(gòu)的改變,運(yùn)用新的替換算法,驗(yàn)證SMT的性能變化情況。與傳統(tǒng)的LRU替換算法相比較,實(shí)驗(yàn)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(fù)載程序可以提高近25％,但是隨著負(fù)載數(shù)的不斷增加,由于資源競(jìng)爭(zhēng)程度的不斷