片內(nèi)多核微處理器溫度可知的布圖規(guī)劃及線程映像研究.pdf

1、隨著半導體制造工藝的不斷改進，處理器的功耗迅速上升。功耗以熱能的形式向外散發(fā)，使處理器的溫度不斷上升。處理器的工作溫度超過閾值溫度時，就會使處理器的工作變得不穩(wěn)定，降低處理器的可靠性，甚至會發(fā)生物理損壞。因此溫度已經(jīng)成為處理器設計過程中的一個重要的考慮因素。為了解決這個問題，研究人員引入動態(tài)熱管理技術(shù)(Dynamic Thermal management，簡稱DTM)，以保證處理器的溫度不會超過閾值溫度。但是DTM技術(shù)會降低處理器的性能

2、。
　　 片內(nèi)多核處理器(Chip Multicore Processor，簡稱CMP)已經(jīng)成為微處理器設計的主流。CMP同時運行多線程，消耗的功耗比超標量處理器的多，因此CMP中溫度問題變得更為嚴峻。各種不同的降低處理器溫度的方法應運而生：活動遷移、溫度可知的OS調(diào)度、有效的溫度扼殺機制、溫度可知的布圖規(guī)劃、溫度可知的編譯等等。CMP以更高的性能，可通過線程調(diào)度，提高應用程序線程級的并行性、均勻地分配工作負載、增加了散熱空間、

3、降低了設計的復雜度。
　　 本文是從多核處理器芯片布局和線程映像的角度研究降低處理器溫度的方法，以減少觸發(fā)DTM的次數(shù)來提高處理器的性能，更好地發(fā)揮多核處理器潛在的性能。
　　 本文的主要工作如下：
　　 首先，根據(jù)熱擴散模型對測試程序的分類方法進行了研究，并用這種方法對SPEC CPU2000測試集進行了分類。將26個測試程序按穩(wěn)定狀態(tài)時峰值溫度的高低，分為熱(Hot)、溫(Warm)、冷(Cool)三類。然后

4、進一步討論了測試程序的熱特征與程序行為之間的關(guān)系。實驗結(jié)果表明，根據(jù)熱擴散模型對測程序進行分類能夠正確地反映出各類測試程序的熱特征和程序行為。
　　 其次，采用旋轉(zhuǎn)單核芯片布局的方法設計了熱可知的多核處理器的芯片布局，并對芯片布局上運行的工作負載的峰值溫度和平均溫度進行了模擬計算，進一步研究了芯片布局與溫度之間的關(guān)系。實驗結(jié)果表明，在由旋轉(zhuǎn)方法生成的四核處理器芯片布局上運行雙線程、三線程、四線程時，峰值溫度可分別降低0.31℃、