基于指令部件結構自適應的多核溫度管理技術.pdf

1、集成電路的飛速發(fā)展使得單芯片上晶體管密度和工作頻率變得越來越高，而多核技術的快速發(fā)展使得單芯片上集成的核的數目日益增多，導致芯片面臨著嚴峻的功耗和熱量耗散的挑戰(zhàn)，芯片封裝散熱的成本逐年上升，多核動態(tài)溫度管理(Dynamic Thermal Management,DTM)技術為解決多核的溫度問題為產生，并已經成為學術界與工業(yè)界的研究熱點。
　　本文以16核超標量體系結構的多核處理器為研究背景，利用應用程序的歷史功耗分析，建立基于反饋

2、的體系結構參數自適應的動態(tài)溫度管理框架，分等級地實施動態(tài)溫度管理技術來實現動態(tài)溫度管理，對峰值溫度的管理具有重要意義。本文的主要工作和創(chuàng)新點如下：
　　1．建立了基于歷史功耗分析的估算模型。根據每個采樣間隔的歷史功耗，通過計算平均功耗、總功耗和標準差功耗，根據三者的比較關系建立功耗偏離函數，估算模型反饋功耗偏離函數信息給動態(tài)溫度管理框架的控制模塊，作為控制模塊的調節(jié)依據。在歷史功耗的計算中，加入了泄漏功耗與溫度的指數依賴關系，來反

3、映新工藝下泄漏功耗的特征。
　　2．提出了分等級的動態(tài)溫度管理方法。根據峰值溫度的高低，分等級的對峰值溫度實施管理，對不同階段的溫度實施不同的方法來達到降溫的目的。在峰值溫度較低時，通過動態(tài)調節(jié)超標量體系結構中十級流水線模型的指令部件參數和寄存器文件大小來實現降溫，指令部件參數包括指令取指寬度、流出寬度、確認寬度和指令窗口大小。在峰值溫度較高時，通過采用動態(tài)調頻調壓(Dynamic Voltage and Frequency Sc

4、aling,DVFS)技術來實現降溫。峰值溫度達到芯片溫度閾值時，通過門控技術來調節(jié)。
　　3．在ESESC平臺上實現了基于指令部件結構自適應的動態(tài)溫度管理的技術。首先研究分析了 ESESC實驗平臺，在研究ESESC代碼結構的基礎上，加入動態(tài)溫度管理技術的框架，通過觀察程序運行的溫度變化曲線，分析降溫和開銷數據，對比來說明各種方法的有效性。
　　實驗證明，基于反饋的動態(tài)溫度管理框架能夠有效的保證溫度平緩變化，基于指令部件的參