本文關鍵詞：嵌入式眾核系統(tǒng)溫度感知的任務映射算法及功耗管控方法研究

  更多相關文章： 嵌入式眾核系統(tǒng) 動態(tài)溫度管理 溫度感知 任務映射 功耗管控 動態(tài)電壓頻率調節(jié)

【摘要】：隨著嵌入式系統(tǒng)應用領域的延伸,應用需求作為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的核心動力,對系統(tǒng)性能提出了更高的要求。高性能、高集成度的多處理器體系架構被提出并得到了廣泛的應用。隨著特征尺寸的降低,芯片內部功耗密度增大,單位面積產(chǎn)熱量的增加造成芯片內部溫度的上升。芯片過熱嚴重影響到系統(tǒng)運行的性能和可靠性,熱效應問題因其嚴峻性在近年來被廣泛地研究和關注。其中,滿足熱效應相關約束的任務與功耗管理方面的研究成為了熱點問題之一。本文針對眾核系統(tǒng)溫度、性能雙優(yōu)化目標下的任務管理問題,提出了溫度感知的動態(tài)任務映射算法和實時功耗管控方法。首先,通過對現(xiàn)有任務映射算法的缺陷分析,在CoNA算法的基礎上提出了以系統(tǒng)溫度和性能雙優(yōu)化為設計目標的實時溫度感知任務映射算法TWeNA。算法設計中,提出了基于通信權重的任務圖內部任務映射排序算法,在映射準備階段優(yōu)化網(wǎng)絡通信性能;同時,基于實時溫度反饋,在智能爬山首節(jié)點選擇算法的基礎上進行改進,優(yōu)化映射區(qū)域的選擇;在進行動態(tài)任務映射時,提出了一種新型的候選節(jié)點優(yōu)先級分析方法,綜合考量對系統(tǒng)溫度和性能的影響。其次,由于在系統(tǒng)運行過程中,負載和溫度分布存在實時變化,本文在TDP(Thermal Design Power)設計功率約束下建立了合理的功耗管控方案,實時監(jiān)控系統(tǒng)的動態(tài)變化,獲取溫度反饋信息,結合動態(tài)電壓頻率調節(jié)技術,制定合理的細粒度功耗管控決策,實現(xiàn)在額定功率約束下系統(tǒng)的高性能計算和溫度空間分布的均衡性。在方案設計中,提出了自定義的應用調度優(yōu)先級評判標準和系統(tǒng)性能影響因子分析方法,制定功耗管控方案的整體調度流程。分析功耗管控單元的需求和功能,構建眾核系統(tǒng)溫度感知功耗管控的整體架構圖。最后,通過所搭建的眾核系統(tǒng)驗證平臺,對本文所提出的任務映射算法和功耗管控方案分別進行評估。結果顯示,TWeNA算法與當前較優(yōu)的任務映射算法相比,在網(wǎng)絡吞吐率上有20%左右的優(yōu)化,同時網(wǎng)絡發(fā)包延時減少;在溫度優(yōu)化方面,有效降低了系統(tǒng)的峰值溫度,同時溫度方差明顯減少。在原有任務映射算法的基礎上引入功耗管控方法之后,系統(tǒng)的吞吐率得到了近25%的提升;系統(tǒng)熱均衡性優(yōu)化效果顯著,溫度方差數(shù)值與單純應用TWeNA算法相比降低了8%至55%;在TDP約束下,系統(tǒng)的能量利用效率得到了近15%的提升。
【關鍵詞】：嵌入式眾核系統(tǒng) 動態(tài)溫度管理 溫度感知 任務映射 功耗管控 動態(tài)電壓頻率調節(jié)
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP368.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 縮略詞表14-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 研究背景15-17
• 1.1.1 嵌入式眾核系統(tǒng)的發(fā)展15
• 1.1.2 熱效應對嵌入式眾核系統(tǒng)的影響15-17
• 1.1.3 嵌入式眾核系統(tǒng)熱量管理17
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.1 眾核系統(tǒng)的功耗管理17-18
• 1.2.2 眾核系統(tǒng)任務映射算法18-20
• 1.2.3 眾核系統(tǒng)動態(tài)熱量管理策略20-21
• 1.3 研究內容及結構安排21-23
• 第二章 嵌入式眾核系統(tǒng)溫度管控技術概論23-39
• 2.1 嵌入式眾核系統(tǒng)設計方法學23-27
• 2.1.1 基于片上網(wǎng)絡的眾核系統(tǒng)架構23-25
• 2.1.2 基于片上網(wǎng)絡的眾核系統(tǒng)設計流程25-27
• 2.2 嵌入式眾核系統(tǒng)并行編程模型27-28
• 2.3 眾核系統(tǒng)能量與溫度建模28-33
• 2.3.1 能量建模28-30
• 2.3.2 溫度建模30-33
• 2.4 嵌入式眾核系統(tǒng)溫度管理方法33-38
• 2.4.1 基于硬件的熱量管理技術33-35
• 2.4.2 基于軟件的熱量管理技術35-36
• 2.4.3 溫度感知與溫度估計36-37
• 2.4.4 溫度感知任務調度流程37-38
• 2.5 本章小結38-39
• 第三章 溫度感知的動態(tài)任務映射算法設計39-51
• 3.1 現(xiàn)有任務映射算法缺陷分析39-42
• 3.1.1 非連續(xù)型任務映射算法缺陷分析39-40
• 3.1.2 溫度感知任務映射算法缺陷分析40-42
• 3.2 功耗溫度估計模型比較及選擇42-44
• 3.2.1 線性模型42-43
• 3.2.2 周期累加型溫度增長模型43-44
• 3.2.3 考慮環(huán)境溫度的簡易溫度估計模型44
• 3.3 溫度感知的動態(tài)任務映射算法設計44-50
• 3.3.1 相關參數(shù)定義44-45
• 3.3.2 問題定義45-46
• 3.3.3 優(yōu)先級分析46-47
• 3.3.4 溫度感知任務映射算法流程47-50
• 3.4 本章小結50-51
• 第四章 眾核系統(tǒng)實時溫度感知功耗管控方案設計51-62
• 4.1 溫度感知功耗管控問題描述與實現(xiàn)策略51-55
• 4.1.1 眾核系統(tǒng)溫度感知功耗管控問題描述51-52
• 4.1.2 功耗約束下的溫度優(yōu)化實現(xiàn)策略52-53
• 4.1.3 任務調度優(yōu)先級分析53-54
• 4.1.4 性能影響因子分析54-55
• 4.2 眾核系統(tǒng)功耗管控需求分析及架構設計55-58
• 4.2.1 功耗管控單元需求分析55-56
• 4.2.2 功耗管控單元架構設計56-57
• 4.2.3 眾核系統(tǒng)功耗管控工作流程57-58
• 4.3 眾核系統(tǒng)實時功耗管控方案58-61
• 4.4 本章小結61-62
• 第五章 系統(tǒng)仿真及方案效果評估62-78
• 5.1 嵌入式眾核系統(tǒng)驗證平臺搭建62-67
• 5.1.1 系統(tǒng)軟件平臺62-63
• 5.1.2 實時溫度反饋工具63-64
• 5.1.3 實時功耗反饋工具64
• 5.1.4 仿真平臺搭建64-67
• 5.2 評估方案設計67
• 5.3 TWeNA任務映射算法評估67-72
• 5.3.1 系統(tǒng)性能優(yōu)化評估68-70
• 5.3.2 系統(tǒng)溫度優(yōu)化評估70-72
• 5.4 功耗管控方案評估72-75
• 5.4.1 系統(tǒng)性能優(yōu)化評估72-74
• 5.4.2 系統(tǒng)溫度優(yōu)化評估74-75
• 5.5 系統(tǒng)能量利用效率評估75-77
• 5.6 本章小結77-78
• 第六章 總結與展望78-80
• 6.1 工作總結78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-85
• 個人簡歷及攻讀碩士學位期間的研究成果85-86

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳];;心動陣列的自動映射算法[J];計算機研究與發(fā)展;1992年05期

2 黃勝;吳川川;楊曉非;王輝;張衛(wèi);;一種基于臨近原則的虛擬網(wǎng)絡映射算法[J];電信科學;2013年12期

3 柳玉起;李明林;馮少宏;易國鋒;;基于有限元映射算法的試驗網(wǎng)格顯示及其應用[J];華中科技大學學報(自然科學版);2007年03期

4 王琳珠;單_，

本文編號：513107