SoC低功耗多电压设计方法的研究进展

综述了片上系统(So C)低功耗多电压设计方法的研究进展。介绍了低功耗多电压设计方法的研究背景和国内外的研究现状。重点探讨了低电压、多电源电压、电源门控、动态电压频率缩减(DVFS)和自适应电压缩减(AVS)等多电压低功耗设计方法。最后,对低功耗多电压设计方法未来的发展趋势进行了预测和分析,认为DVFS和AVS等新颖的低功耗设计方法将成为未来学术界和工业界研究的热点。

基于BP神经网络的处理器节能技术研究

研究芯片功耗中动态功耗部分,针对传统动态节能技术动态电压与频率调节(dynamic voltage and frequency scaling,DVFS)技术未能考虑预测CPU未来阶段行为的不足,提出BP-DVFS节能策略。为了提高下一阶段CPU利用率的预测准确性,更准确地对CPU进行动态调频进而降低其运行功耗。构建了一种FPU-CPU(forward predict utilization CPU)模型。模型假设下一时间段CPU利用率与CPU运行资源有关的事件特征量存在非线性函数关系,从处理器运行时环境出发提取出与CPU资源紧密相关的5个特征量进行度量,采用BP神经网络进行拟合训练。用训练后得到的神经网络预测CPU下一阶段的利用率,进行CPU处理不同类型任务程序的功耗仿真实验。并在相同实验条件下与常用的3种CPU调频策略实验结果进行对比。实验结果表明,在CPU处理不同类型任务程序时,采用BP-DVFS策略进行调频的CPU功耗都低于其他3种策略进行调频的CPU功耗。通过实验验证,本文提出的方法提高了预测CPU利用率的准确度,降低了CPU运行时功耗。同时验证了假设的合理性与有效性以及此方法实现CPU低功耗运行是有效的。

GALS处理器的功耗有效性方法研究

鉴于多核时代的到来使功耗成为处理器设计的首要限制因素，功耗有效性也成为重要的设计目标，而且全局异步局部同步（GALS）的时钟设计可以很好地结合动态电压／频率调节（DVFS）的策略来提高多核处理器的功耗有效性，以采用GALS结构的多核处理器为目标，设计出了一种适用于研究目标的DVFS算法——基于投票选择的延迟决定算法。这种DVFS算法能动态统计各处理器核运行时的结构信息，利用这些信息进行投票，根据投票结果来动态调节各处理器核的电压和频率，从而降低处理器运行时的功耗和提高功耗有效性。根据实验结果统计，采用上述方法的处理器运行负载程序时，功耗节省24．8％，性能损失仅9．9％。