【摘要】：半導(dǎo)體工藝的持續(xù)發(fā)展和芯片集成度的顯著提高,導(dǎo)致芯片發(fā)熱量的增大與可靠性的下降,限制了性能的進(jìn)一步提升,功耗已經(jīng)成為微處理器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。在微處理器設(shè)計(jì)的早期階段,對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行功耗模擬,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題和限制,可以有效地輔助設(shè)計(jì)方案的篩選和改進(jìn)。 目前,已經(jīng)有許多較為成熟的功耗模型和模擬工具。例如,EDA工具SpyGlasses、動(dòng)態(tài)功耗模擬器Wattch、漏流功耗模擬器HotLeakage和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的模擬工具CACTI,都可以進(jìn)行功耗評(píng)估。然而,一般的底層模擬工具模擬開銷很高,不適用于體系結(jié)構(gòu)研究。經(jīng)典的體系結(jié)構(gòu)級(jí)模擬工具通常不能反映微處理器最新的結(jié)構(gòu)和工藝變化,無(wú)法估算采用深亞微米制造工藝的微處理器在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的實(shí)際功耗。 本文提出了新的微處理器功耗模型,包括動(dòng)態(tài)功耗估算模型SMPD和漏流功耗估算模型SMPL。SMPD是深亞微米工藝下微處理器的動(dòng)態(tài)功耗模型,可用于靜態(tài)地估算不同配置下微處理器組件的動(dòng)態(tài)功耗。類似的,SMPL是深亞微米工藝下微處理器的漏流功耗模型,可用于漏流功耗的靜態(tài)估算。SMPD和SMPL模型都是基于最新的微體系結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行建模的,對(duì)于現(xiàn)代微處理器的功耗估計(jì)具有較高的準(zhǔn)確性。此外,本文還提出了一種方法,以提升SMPL模型的計(jì)算速度。 在上述兩個(gè)模型的基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步建立了微處理器的功耗模擬模型SMP。SMP是整個(gè)微處理器的功耗模型,可以集成不同的體系結(jié)構(gòu)模擬器,評(píng)估具有不同體系結(jié)構(gòu)的微處理器的動(dòng)態(tài)功耗和漏流功耗。與SMPD和SMPL模型不同的是,SMP模型能夠運(yùn)行實(shí)際的應(yīng)用,其模擬結(jié)果不僅僅能反映出微處理器的結(jié)構(gòu)和工藝特征,還能反映出應(yīng)用場(chǎng)景的特征。最后,本文利用SMP模型進(jìn)行了設(shè)計(jì)空間探索。 本文的研究工作為深亞微米工藝下微處理器的體系結(jié)構(gòu)級(jí)功耗評(píng)估奠定了基礎(chǔ),其中一些設(shè)計(jì)思想和關(guān)鍵技術(shù),對(duì)低功耗設(shè)計(jì)和功耗優(yōu)化技術(shù)的研究同樣具有參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP332

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2762975