عنوان پایان‌نامه
مدیریت دما در طراحی سطح معماری سیستم های چند پردازنده ای بر روی تراشه
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر-معماری کامپیوتر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2639;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67689
- تاریخ دفاع
- ۰۳ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- فرزاد غلامیان
- استاد راهنما
- احمد خونساری
- چکیده
- طراحی پردازنده ها در سال های اخیر با محدودیت های بسیاری در حوزه توان مصرفی، انرژی، قابلیت اطمینان و دما روبرو بوده است. از میان تمامی این چالش ها، مسایل مربوط به دما، به طور خاص و به علت کاهش اندازه تکنولوژی ساخت ترانزیستورها و بالا رفتن چگالی توان مصرفی، در سال های اخیر بسیار مهم گردیده است. در عین حال، روش های کاهش توان مصرفی به تنهایی پاسخگوی نیازمندی های مدیریت دما در پردازنده های امروزی نمی باشد. به همین دلیل، امروزه در سطوح مختلف طراحی از جمله سطوح معماری، سیستم و تراشه، روش های مدیریت دما ارایه و پیاده سازی گردیده است. در این پایان نامه و مبتنی بر این واقعیت که واحد رجیسترفایل جز داغ ترین واحدهای موجود بر روی تراشه پردازنده می باشد، ایده کاهش دما با استفاده از کاهش تعداد دسترسی ها به واحد رجیسترفایل مطرح می گردد. افزودن دستورالعمل هایی پیچیده تر به مجموعه دستورالعمل های یک پردازنده می تواند منجر به حذف تعدادی دستورالعمل ساده و کاهش تعداد دسترسی ها به واحد رجیسترفایل گردد. در این پایان نامه، نشان داده شده است که از این طریق می توان 7 درجه میانگین دمای رجیسترفایل پردازنده را بهبود بخشید. توسعه ی دما-آگاه مجموعه دستورالعمل های یک پردازنده نیازمند روشی برای یافتن دستورالعمل های مناسب از گراف جریان داده برنامه های کاربردی می باشد. بسیاری از روش های ارایه شده در این حوزه، دارای سربار محاسباتی زیادی هستند. به همین سبب در این پایان نامه، علاوه بر ارایه ی روش توسعه دما-آگاه مجموعه دستورالعمل های یک پردازنده، دو روش اکتشافی جهت شناسایی و استخراج دستورالعمل-های جدید از گراف جریان داده ارایه گردیده است. روش اول روشی مبتنی بر الگوریتم های تکاملی بوده و با تعیین میزان دقت لازم، می توان سربار محاسباتی آن را کاهش داد. روش دوم روشی موثر برای استخراج همزمان دستورالعمل های جدید مشترک برای دسته ای از برنامه های کاربردی می باشد و دستورالعمل های استخراج شده توسط این روش، در کاربرد مدیریت دما بهره وری بالاتری دارند. سربار محاسباتی این روش در میانگین 50 درصد کمتر از سربارهای مشابه در روش های دقیق می-باشد. کلمات کلیدی: مدیریت دما در سطح معماری، توسعه مجموعه دستورالعمل¬های پردازنده، رجیسترفایل، الگوریتم تکاملی، الگوریتم شناسایی زیرگراف
- Abstract
- Microprocessor design has recently encountered many constraints such as power, energy, reliability and temperature. Among these challenging issues, temperature-related issues have become especially important within the past several years due to decreasing transistor feature size and increasing power density. On the other hand, power management methods cannot respond to thermal management requirements. So, nowadays many thermal management methods in all design levels such as chip, architecture and system level have been proposed. As in architecture level it’s proven that register file is among hot-spot units on the processor chip, so, in this thesis, we proposed an idea to reduce chip temperature by reducing number of accesses to register file. Adding complex instructions to ISA of a processor allow removing some simple instructions thus decrease the number of accesses to register file. It’s shown that it is possible to reduce register file temperature about 7¬¬¬¬ 0C with this method. On the other hand, temperature aware instruction set extension requires a method to find custom instructions from data flow graph (DFG) of applications. Many of related proposed methods have a high computational cost. Therefore in this thesis, we present two heuristic methods to enumerate custom instructions. The first one is based on an evolutionary algorithm which computational cost can be controlled by determining required accuracy. The second effective one is for simultaneous enumerating custom instructions for a set of applications and it has been shown about 50 percent decrease in computational cost in comparison with exact methods. Keywords: architectural level thermal management, instruction set extension, sub graph enumeration algorithm, register file, evolutionary algorithm
