一种高性能多核微处理器的动态热管理方法

作者: 王海,张浪,马健,黄柯衡,张正鸿,陈云飞 CNPIM 2017年05月17日

发明人:王海,张浪,马健,黄柯衡,张正鸿,陈云飞
专利权人:电子科技大学;中国电子科技集团公司第二十九研究所
公开日:2017-05-17
公开号:CN106681453A
专利类别:发明公开
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摘要:本发明属于信息控制技术领域,提供一种高性能多核微处理器的动态热管理方法,用以克服现有技术中温度与性能控制误差较大的问题;本发明基于模型预测控制结合任务迁移及动态电压频率调节,利用模型预测控制方法,根据用户定义的目标温度分布目标来计算出对应的所需功率输入分布,然后通过执行任务迁移与动态电压频率调节来对现有的功率分布进行校正,以匹配前部计算得出的所需输入功率分布。本发明成功综合了任务迁移,动态电压频率调节以及模型预测控制方法的优势,能够高效地最优化处理器性能的同时,最小化多核芯片核心间的温度差异,追踪用户定义的目标温度分布。

一种高性能多核微处理器的动态热管理方法,包括以下步骤:步骤1、建立微处理器的热模型,获取相应的模型参数;步骤2、计算处理器原有任务所对应的各核心的输入功率分布;步骤3、计算对应于预设安全温度分布的各核心输入功率分布;步骤4、调整输入功耗,使得步骤2与步骤3计算得输入功率分布相匹配,其具体匹配过程如下:1)根据步骤2和步骤3得到各核心输入功率分布,以及自定义的功率差值阈值建立一个偶图;2)对上述偶图做偶匹配,输出在匹配规则下匹配完成的功率对,并收集尚未完成匹配的功率对,以建立两组分别对应于原有任务和定义安全温度上限的新的功率数据子集;3)对上步得到的两个功率数据子集做判断,如果对应于原有任务的功率子集均值大于对应于安全温度上限的功率子集的平均值,则执行4)至6);否则,执行7)至11);4)采用动态电压频率调节技术,以相应的比率,对原有任务子集中的功耗进行缩小处理,更新该子集;5)将上述得到的新的功率子集,以及同样的功耗差阈值再次建立偶图,并对其进行偶匹配;6)输出在匹配规则下完成匹配的功率对,以及动态电压频率调节的比率;7)将1)的功率差值阈值释放为无限大;8)采用2)中得到的两个功率子集,以及新的功率差值阈值再次构建偶图,并对其进行偶匹配;9)在8)匹配之后,若出现功率对中原有的核心功耗大于与预设安全温度分布所对应的核心功耗,则对该核心的原有任务进行动态电压频率调节,以降低其功耗;10)输出已匹配的功率对以及动态电压频率调节的比率;11)用剩余的未匹配项分别更新对应于原有任务的核心功率子集和对应于预设安全温度分布的功率子集;12)重复1)~11),直到对应于原有任务的核心功率子集和对应于预设安全温度分布的功率子集均为空。
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