基于访存行为特征的片上多核系统功耗管控研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE（电子科技大学图标）论文题目基于访存行为特征的片上多核系统功耗管控研究专业学位类别工程硕士学号201222010432作者姓名褚廷斌指导教师阎波教授分类号密级注1UDC学位论文基于访存行为特征的片上多核系统功耗管控研究（题名和副题名）褚廷斌（作者姓名）指导教师阎波教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论

2、文日期2015.04.26论文答辩日期2015.05.19学位授予单位和日期电子科技大学2015年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONPOWERMANAGEMENTANDCONTROLOFON-CHIPMULTI-CORESYSTEMBASEDONMEMORYACCESSBEHAVIORCHARACTERISTICSAMasterDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineer

3、ingAuthor:ChuTingbinAdvisor:Prof.YanBoSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关

4、保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要随着集成电路工艺的进步以及计算机技术的不断发展，片上多核处理器正逐步取代传统的单核处理器成为未来的主流。然而由于芯片集成度的提高，芯片的功耗密度也越来越大，功耗问题已经成为制约高性能处理器进一步发展的瓶颈。功耗过高不仅带来了巨大的能源浪费，同时由功耗引起的温度升高

5、对系统可靠性带来巨大威胁，因此有效的功耗管控对于优化系统功耗，保障系统稳定运行有着十分重要的意义。此外，应用的多样性对片上多核系统中的功耗管控提出了不同的要求，如何满足应用的性能约束优化系统功耗以及满足系统的功耗约束优化应用的性能成为本文的两大研究点。动态电压频率缩放（DVFS）技术是一种有效的功耗管控手段，本文在现有的研究基础之上，通过分析并行程序运行时的访存特征，提出了一种模块化的功耗管控方案，将整个片上多核系统分为了处理单元模块和互连/存储模块，并在建立的性能模型基础之上设计了一种DVFS算法，该算法可以在满足程序性能约束的前提下，降低系统中非关键模块的电压频

6、率以优化系统功耗。此外，为了满足系统的功耗约束，本文利用经典的闭环控制技术实现了对功耗的实时控制功能。最后，为了验证提出的功耗管控方案的有效性，本文通过软件仿真器对该方案进行了仿真验证，同时也和现有的其他方案进行了对比。仿真结果表明，本文提出的CO_DVFS方案可以在对系统造成5%的性能损失条件下，降低系统41.9%的功耗，相比PB_DVFS方案进一步降低了9.5%的功耗。同时该方案还可以通过设置不同的性能损失参数以获得不同程度的功耗节省比例。此外，当系统功耗约束分别为60W、40W和20W时，该方案相比MaxBIPS方案可以提高3.7%、2.2%和2.0%的性能。

7、关键词：片上多核系统；功耗管控；动态电压频率缩放；访存特征；IABSTRACTABSTRACTWiththeprogressofintegratedcircuittechnologyandthedevelopmentofcomputertechnology,multi-corecomputingplatformhasbecomingthemainstreamarchitectureinsteadofthesinglecoretobuildprocessors.However,duetotheincreasingintegratedtransistors,powe