發(fā)布時間：2020-04-23 17:34

【摘要】：隨著處理器性能的不斷提升,現(xiàn)代處理器的功耗、局部功率密度也隨之不斷提高。功率密度不僅僅會帶來封裝、冷卻問題,也給可靠性帶來了不利的影響。隨著溫度的升高,會引起故障率指數(shù)增長、速度變慢、漏電增加等問題。對于各類應(yīng)用,低功耗設(shè)計已成為提升產(chǎn)品性能以及增加市場份額的必要因素。論文基于開源的AO486(An open 486 core)處理器系統(tǒng)來開展處理器低功耗設(shè)計研究。根據(jù)處理器模塊特點進行多電壓域設(shè)計,引入UPF(Unified power format)低功耗設(shè)計流程,在RTL(Register transfer level)設(shè)計階段就對功耗管理策略進行平行驗證和分析。論文設(shè)計的處理器系統(tǒng)功耗模式,符合ACPI(Advanced configuration and power interface)標準,可以更好地被操作系統(tǒng)所支持。對滿足系統(tǒng)功耗管理策略的電源管理模塊進行設(shè)計研究,用來實現(xiàn)電源狀態(tài)切換控制,以及特殊低功耗單元管理。論文研究的電源狀態(tài)管理策略在VCS MVSIM-native模式下得到了正確的仿真驗證。論文還將動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)技術(shù)引入處理器系統(tǒng)低功耗設(shè)計,操作系統(tǒng)可以實時地對最優(yōu)的性能工作點(Performance state)進行選擇,在滿足性能的前提下,最大限度地降低功耗。論文共研究設(shè)計了4個不同的性能工作點。仿真驗證表明:相對于P1性能工作點,處理器在P2性能工作點下功耗降低了15%,在P3性能工作點下功耗下降了28%,在P4性能工作點下功耗下降了49%。結(jié)果表明論文研究的處理器低功耗設(shè)計可以應(yīng)用到國產(chǎn)x86 CPU低功耗設(shè)計中。
【圖文】：

第三章 低功耗 AO486 處理器系統(tǒng)設(shè)計研究3.1 AO486 處理器低功耗設(shè)計內(nèi)容論文研究中對開源 AO486 處理器系統(tǒng)展開低功耗設(shè)計研究，，包括引入多電源域設(shè)計、DVFS 設(shè)計、時鐘門控設(shè)計等低功耗設(shè)計技術(shù)，為如何對開源處理器進行低功耗設(shè)計實現(xiàn)提供設(shè)計參考。論文針對 AO486 處理器研究設(shè)計了一套有效的電源管理方式，將不同的子系統(tǒng)模塊分別劃分成不同的電源域，并且引入 DVFS技術(shù)，可以根據(jù)系統(tǒng)實際的工作負載情況，調(diào)節(jié)相應(yīng)的工作電壓與工作頻率來提高系統(tǒng)的能效，整個處理器系統(tǒng)的電源狀態(tài)設(shè)計符合 ACPI 規(guī)范標準。3.2 AO486 處理器系統(tǒng)AO486 是一個 x86 兼容的 Verilog 內(nèi)核，實現(xiàn)了 486 SX 的所有功能�；� Bochs軟件實現(xiàn)，核心代碼都經(jīng)過建模和測試驗證。

圖 5-2 處理器可視化 power 結(jié)果Fig.5-2 Process DVE power result圖 5-3 電源狀態(tài)仿真波形Fig.5-3 Power state simulation waveform
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP332

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2637974