同构及异构暗硅芯片的功率预算问题研究

发布时间：2024-05-11 12:08

　　随着工艺水平的不断提升,器件的功率密度不断增加,导致现在的高性能多核处理器温度过高。而过高的温度会对芯片造成损伤,因此出现了很多热相关的问题,比如系统可靠性问题,性能下降问题等。同时由于器件功率密度的增加,为确保芯片温度处于安全温度之下,多核芯片的核心不能同时高频运行,因此不得不将部分核心关闭,由此形成的系统称之为暗硅系统。传统的动态热管理都没有考虑到暗硅系统。对于现在的多核处理器,未开启核心占总核心数目的比值超过了50%。更严重的是,随着工艺的提升,静态功耗也将提升,使得暗硅问题越发严重。当下使用8nm工艺时,暗硅面积最高可达总面积的80%,极大地降低了芯片性能。所以暗硅系统是现代多核芯片系统性能的一个主要的限制性因素。为了解决这个问题,以各种方式执行功率预算受限的动态优化,包括动态电压和频率缩放(DVFS)和任务调度技术都被提出了。但有方法给出的功率预算通常过于悲观,这极大地限制了动态性能优化方法的能力。本文中针对同构系统和异构系统分别提出了一种热管理调度算法,称基于贪婪的动态功率(Greedy based Dynamic Power,GDP)算法和并行功率预算(parallel ...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1微处理器静态功耗和动态功耗占比随工艺变化示意图

哂蟹浅２煌?奶匦浴?从理论上具体分析，造成晶体管大面积不能开启的原因，本质是集成电路中Dennard定律的失效。Dennard定律指出，随着晶体管尺寸缩小，其功率密度不会改变。但该定律在2005年被正式失效，功率密度随着集成密度开始上升，导致IC系统中严重的热相关问题。特别是近年....

图1-2暗硅芯片示意图

电子科技大学硕士学位论文2术人员想方设法限制漏电流和静态功耗。同时，阈值电压过低将造成漏电流和静态功耗升高，因此随着工艺发展，芯片电源电压随之降低的趋势逐步停止，使得功率密度不再恒定。由于芯片的散热能力是有限的，若开启所有核心会使得芯片温度过高，损害芯片的可靠性。为了预防这类现象....

图2-1多核/众核芯片系统的经典封装结构

第二章同构及异构芯片热管理基础7第二章同构及异构芯片热管理基础在对同构多核芯片以及异构多核芯片系统进行热管理前，需要先了解这两种芯片系统各自的热模型构成，热原理热特性。因此，本章将先从芯片系统热建模介绍起，随后将对暗硅芯片系统进行详细的介绍，紧接着将对异构系统独有的特性和其动态热....

图2-216核芯片系统模型案例

第二章同构及异构芯片热管理基础7第二章同构及异构芯片热管理基础在对同构多核芯片以及异构多核芯片系统进行热管理前，需要先了解这两种芯片系统各自的热模型构成，热原理热特性。因此，本章将先从芯片系统热建模介绍起，随后将对暗硅芯片系统进行详细的介绍，紧接着将对异构系统独有的特性和其动态热....

本文编号：3969928