基于負(fù)載監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)芯片動(dòng)態(tài)頻率調(diào)節(jié)研究.pdf

1、動(dòng)態(tài)頻率調(diào)節(jié)（DFS，Dynamic Frequency Scaling），是一種基于數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)方法的實(shí)時(shí)頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。相比動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)方法（DVS，Dynamic Voltage Scaling）,它設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)較低已被廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)芯片的低功耗設(shè)計(jì)中。系統(tǒng)芯片總線(xiàn)上通常分布著CPU核和多個(gè)主設(shè)備，CPU核和各個(gè)主設(shè)備在不同的時(shí)間片的工作負(fù)載不同，因此系統(tǒng)在不同的時(shí)間片上運(yùn)行所需的頻率也有所不同。本文的研究發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的任務(wù)有一定的

2、局部性和規(guī)律性，各個(gè)主設(shè)備所需的工作頻率大小也會(huì)隨著程序運(yùn)行特征的變化而呈現(xiàn)規(guī)律性變化。本文旨在通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)歷史上多個(gè)時(shí)間片SOC的負(fù)載信息，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)間階段CPU和系統(tǒng)總線(xiàn)所需的最佳頻率信息，從而控制整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行在合適的頻率點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)在性能滿(mǎn)足要求下的最佳功耗。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于CPU負(fù)載的調(diào)整方法。介紹了兩種基于CPU負(fù)載的自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)方法。第一種方法在全局性能指標(biāo)和總線(xiàn)頻率預(yù)測(cè)模塊參數(shù)信息的約束下，

3、通過(guò)性能估算的方式計(jì)算得出最佳的CPU頻率；第二種方法基于CPU內(nèi)核本身的負(fù)載信息變化規(guī)律，通過(guò)周期性地監(jiān)測(cè)CPU負(fù)載信息，根據(jù)歷史負(fù)載信息對(duì)下一時(shí)間片的負(fù)載信息做出預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)得到的負(fù)載信息相應(yīng)地配置最佳的CPU頻率。實(shí)驗(yàn)表明通過(guò)預(yù)測(cè)的方法配置的CPU頻率與CPU負(fù)載需求的變化走向相擬合，且預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率有69.9％以上。⑵基于SOC總線(xiàn)負(fù)載的方法。介紹了一種基于SOC負(fù)載的自適應(yīng)頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它每隔一定的監(jiān)測(cè)周期統(tǒng)計(jì)總線(xiàn)上主設(shè)備的負(fù)載