QQ客服 官方微博 反馈留言

题名	片上网络众核处理器的性能隔离与功耗管理方法研究(new)
作者	路航
答辩日期	2015-05-29
文献子类	博士
授予单位	中国科学院大学
授予地点	北京
导师	李晓维
关键词	片上网络 性能隔离 功耗管理 功耗自治管理
学位专业	其它专业
英文摘要	众核处理器的片上网络对于提高处理器的性能与可扩展性具有重要作用。随着处理器芯片规模的增长，片上网络面临着诸多问题的挑战：一方面，多应用同时运行使得每个应用的网络性能无法得到保证，而应用数量的增多又使得这一问题更为严重，因此需要对片上网络进行性能隔离（Performance Isolation）以保证每个应用的网络性能。另一方面，随着工艺的不断细化，片上网络的功耗逐渐增加，成为制约处理器整体能效的主要瓶颈。 本文分别针对片上网络的性能隔离问题以及功耗管理问题展开研究，并取得了如下研究成果： 1. 提出一种面向众核处理器片上网络的松弛隔离方法，在保证每个应用网络性能的同时，增加同时运行的应用数量。以往的性能隔离方法通过划分规则的拓扑区域将分属不同应用的数据流严格隔离开，以达到性能隔离的目的。这种严格隔离方法使得可同时运行的应用数量受限。针对该问题，本工作首先提出松弛隔离方法，通过划分不规则的拓扑区域增加可同时运行的应用数量，并允许不同应用的数据流共享数据通路。为了保证性能隔离，本工作进一步对共享数据通路进行干扰检查，在满足性能隔离条件时允许数据流使用共享数据通路。实验结果表明，相比于已有的性能隔离方法，本文提出的松弛隔离方法可以在保证每个应用网络性能不下降的同时，将同时运行的应用数量提高14.9%。 2. 提出一种穿梭片上网络（ShuttleNoC）以及基于该设计的节点级功耗管理方法，能够显著降低片上网络的功耗并提升片上网络的能效。本工作首先通过分析片上网络的流量分布，得出片上网络的功耗无法显著降低的本质原因，即传统的片上网络设计无法根据数据流的时空分布进行动态功耗调整。针对该问题，本工作首先提出一种穿梭片上网络设计，通过在每个节点间加入链路重构模块，数据包可以在子网之间自由穿梭，使得每个节点的带宽可以动态改变以适应数据流的时空分布。其次，本工作提出基于该穿梭片上网络的节点级功耗管理方法，每个节点根据本地数据包的延迟情况，通过对路由器使用门控功耗技术动态改变带宽。为了保证网络连通性，数据包可以通过穿梭到其他子网的方式继续传输，从而增加了路由器的关闭时间，降低了功耗开销。通过使用基准测试程序进行性能评估，穿梭片上网络相比于传统片上网络设计，平均减小了23.5%的功耗开销，并提高了22.3%的网络性能。 3. 提出一种片上网络众核处理器的功耗自治管理方法，可以细粒度的对处理器核的功耗进行管理，提升处理器的整体能效。本工作针对传统“集中式”功耗管理技术（Centralized Power Management）的可扩展性问题，提出一种基于片上网络的功耗自治管理（Autonomous Power Management）方法，该方法摒弃了用中央管理单元对所有处理器核的功耗进行统一管理的模式，在不超出峰值功耗的前提下，允许每个核通过片上网络广播功耗请求数据包，寻找相邻节点可用的功耗配额。通过多次数据包握手，最终建立“点对点”的功耗传递机制，从而避免了集中式管理方法带来的数据传输、功耗计算、功耗分配等时间开销。由于降低了功耗管理的粒度，该方法可以快速满足处理器核对功耗的实时需求。采用全系统模拟器运行基准测试程序进行实验评估，本工作提出的片上功耗自治管理方法相比于目前普遍采用的集中式管理方法，平均提高了40.1%的整体性能，并同时降低了10.6%的功耗，处理器的整体能效得到了有效改善。
语种	中文
学科主题	计算机系统结构
公开日期	2015-07-03
内容类型	学位论文
源URL	[http://ictir.ict.ac.cn/handle/311040/2239]
专题	中国科学院计算技术研究所学位论文_2015博士
推荐引用方式 GB/T 7714	路航. 片上网络众核处理器的性能隔离与功耗管理方法研究(new)[D]. 北京. 中国科学院大学. 2015.

个性服务

查看访问统计

相关权益政策

暂无数据

收藏/分享

除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。