功耗受限情况下多核处理器能效优化技术

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1、夺固許違若若大赛ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＣｈｉｎａｙｇｙ硕±学位论文Ｈ：；，戀论文题目功托《限情况下多棘处理款能效化化技术作者姓名邱晚杰学科专业计算机科学与技术妾紅敎援导师姓名二〇一＾年十月完成时间．．牛盛种聲我禾乂緣硕±学位论文功耗受限情况下多核处理器能效优化技术作者姓名：邱晓杰学科专业：计算机系统结构导师姓名：安虹教授完成时间二〇—六年九月：－？ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｆＣｈｉｎａｏｇｙ

2、ｏ’ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｒｅｅｇ戀ＥｎｅｒｇｙＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｎＣｈｉＭｕｌｔｉｒｏｃｅｓｓｏｒｓＵｎｄｅｒｐｐＰｏｗｅｒＬｉｍｉｔａｔｉｏｎ’ＡｕｔｈｏｒｓＮａｍｅ：ＸｉａｏｉｅｉｕｊＱＳｅｃｉａｌｉｔ：ＣｏｍｕｔｅｒＳｓｔｅｍＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｐｙｐｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＨｏｎＡｎｐｇＦｉｎｉｓｈｅｄｔｉｍｅ；ｅｒ：Ｓｅｔｍｂｅ２０１６ｐ，？＊中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研

3、究工作所取得的成果。除己特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。＾。。＇ｕ＞作者签名，＾：峻走签字日期：ス中国科学技术大学学位论文授权使用声明一作为申请学位的条件之，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥目有学位论文的部分使用权，Ｐ：学校有权按有关规定向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ将学位论文编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容

4、相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。＾公开□保密（年）１：作者签名；成去导师签名為＾。２／《＇／叫签字日期．：签字日期：从ｉｆｃ摘要摘要现代处理器上提供了多种功耗调节机制，使用送些技术可Ｗ在运行时根据需要调节处理器功耗Ｗ适应不同的应用场合和需求一。功耗封顶技术是其中项重要。，的应用，提升稳定性在数据中也控制集群的峰。控制部件功耗可则艮制温度值功耗可Ｗ减少电力过度供给的情况，降低不必要的基础设施投入。而且可Ｗ在不修改现有基础设施的情况下増加计算节点，保证安全性的同时提髙集群性能。随着处理器核数的増加和运行负载的愈加复杂，功耗封

5、顶技术面临复杂度离，实用性差等问题，。大量的优化策略依赖于离线训练制约了优化效果和可移植性。本文提出多层次功耗控制及优化策略ＰＰＣＭ（Ｐｒａｃｔ；ｉｃａｌＰｏｗｅｒＣａｐｐｉｎｇＭｅｔｈｏｄ），通过动态调整模型参数的反馈控制机制，保证功耗控制的稳定性和鲁棒性。ＰＰＣＭ依据计算访存比指标在应用间分配功耗，依据访存开销指标在线程间分配功耗。将功耗优先分配给对功耗需求高的处理器核从而提高处理器能效。本文主要研巧内容和工作成果：（１）研巧了处理器上兰种功耗调节技术对处理器的调节效果，包括ＤｙｎａｍｉｃＶｏｌｔａｇｅａｎｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｃａｌｉｎ，Ｉｄ

6、ｌｅＣｃｌｅＩｎｅｃｔｉｏｎ，ＣｌｏｃｋＣｃｌｅｇｙｊｙＭｃｘｉｕｌａｔｉｏｎＨ种技术。首先分析了这Ｈ种技术对处理器功耗、性能Ｗ及任务完成总能耗的影响，然后将Ｈ种技术进行对比，分析他们的异同点，讨论他们各自的适用场景。（２）设计可动态调整模型参数的反馈控制机制。在研究处理器功耗和频率立关于频率的线性模型Ｗ估计功耗－，使用Ｐ控制理论技制处关系的基础上，建理器功耗，。处理器功耗和负载有关功耗模型中的比例参数随着负载不同而不同，也随着硬件的不同而不同。本文设计动态调整比例参数的方法实现更好的功耗控制。一（３）个多层次的功耗分配策略：设计并实现了。功

7、耗分配策略分为两层应用间功耗分配和线程间功耗分配。在应用间Ｗ计算访存比为分配指标，在线，程间方存开销为指标，同时考虑到频率对访存开销的影响导致的误差扩大一化到相同的频率么后再进行功耗分配将访存开销统。实验表明，本文提出的功耗控制方法ＰＰＣＭ可Ｗ有效地控制处理器功耗，使得实际功耗与预算功耗平均误差为化４％。与Ｐｒｉｏｒｉｔｙ算法相比，ＰＰＣＭ算法平均７％．．性能提高，５１％，ＥＤＰ４３％。