應(yīng)用于ILP處理器的編譯器導(dǎo)向低功耗并行度調(diào)變算法.pdf

1、應(yīng)應(yīng)應(yīng)用用用于于于ILP處處處理理理器器器的的的編編編譯譯譯器器器導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)向向向低低低功功功耗耗耗并并并行行行度度度調(diào)調(diào)調(diào)變變變算算算法法法CompilerguidedLowpowerParallelismScalingAlgithmfILPProcesss學(xué)科專(zhuān)業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)作者姓名：佟玉鳳指導(dǎo)教師：梁煜副教授天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一六年十一月摘摘摘要要要近些年來(lái)，得益于尺寸縮小技術(shù)的發(fā)展，為了滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于設(shè)備執(zhí)行速度的

2、需求，指令級(jí)并行(InstructionLevelParallelismILP)處理器架構(gòu)被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。然而，不同的應(yīng)用程序運(yùn)行在ILP處理器上時(shí)，對(duì)于硬件資源和并行度的需求量有所差異，甚至是在同一支應(yīng)用程序中差異也很明顯，如果執(zhí)行一支程序時(shí)都固定使用統(tǒng)一的高并行度，必然會(huì)引起硬件資源的浪費(fèi)和產(chǎn)生不必要的漏電功耗，因此，設(shè)計(jì)高能量效率的ILP處理器來(lái)平衡功耗和速度已經(jīng)成為目前嵌入式系統(tǒng)研究需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文的主要

3、目的就是在滿(mǎn)足運(yùn)算效能需求的前提下，盡可能降低能量消耗。本文主要從硬件結(jié)構(gòu)改進(jìn)和軟件算法優(yōu)化兩方面降低漏電耗能。在硬件方面，采用已有的PGRFVLIW處理器架構(gòu)，該處理器架構(gòu)把功能單元和寄存器堆劃分為若干個(gè)獨(dú)立的能量單元，并且每個(gè)能量單元都采用能量門(mén)控技術(shù)作為電流開(kāi)關(guān)控制該能量單元的開(kāi)啟和關(guān)斷，這種細(xì)粒度的電源管理方式可以使處理器的漏電功耗隨著并行度的減小而降低；在軟件方面，提出了并行度調(diào)變算法，該算法使程序運(yùn)行在ILP處理器上時(shí)，能夠

4、根據(jù)自身的硬件資源和并行度需求調(diào)整并行度。該算法主要由三個(gè)階段組成：(1)把整個(gè)程序切割為若干個(gè)合適尺寸的區(qū)域(powergatingregionPGR)；(2)通過(guò)分析各PGR的資源需求量和能量效率設(shè)置合適的并行度；(3)用每個(gè)區(qū)域設(shè)置的并行度重新調(diào)度該區(qū)域的指令，并且在每個(gè)區(qū)域中插入電源門(mén)控指令來(lái)控制硬件資源的開(kāi)啟和關(guān)斷。本文利用CeMarkpro標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試集中的應(yīng)用程序進(jìn)行多種類(lèi)型代碼的測(cè)試；在臺(tái)積電(TSMC)40nm工藝下，搭建