高性能通用处理器核的低功耗技术研究

来源 :中国科学院研究生院(计算技术研究所) | 被引量 : 23次 | 上传用户:supergirl
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
处理器是现代各种计算机设备的核心,一直以来高性能通用处理器的发展代表和反映了集成电路业芯片设计的最高水平。随着集成电路进入深亚微米及纳米级工艺后,高性能通用处理器的设计面临着一系列新的难题,而功耗就是其中至关重要的一方面。处理器芯片的功耗不但在很大程度上影响着处理器的性能、封装、测试以及系统可靠性等,还在很大程度上决定着片上系统以及未来多核处理器设计的发展方向,功耗问题开始成为阻碍目前高性能通用处理器深入发展的最主要因素之一,甚至被业界人士认为是对摩尔定律的一大挑战。本文针对当前高性能通用处理器设计,结合龙芯2号高性能通用CPU的研制,对高性能通用处理器核的低功耗技术进行研究,提出了一系列实用有效的低功耗技术和方法。本文的主要贡献如下:1.提出了加速门级功耗仿真与分析的方法。一方面针对电路工作状态下的动态功耗,提出了信号仿真统计与概率传递相结合的功耗计算思想,使得门级功耗仿真速度与传统的功耗仿真方式相比能够提高一个数量级以上;另一方面针对电路不工作状态下的静态功耗,提出了基于改进的模拟退火算法的峰值功耗评估方法,利用此方法能够快速地得到电路的峰值静态功耗并为低功耗设计提供最小漏电状态的输入向量;2.提出了低功耗的时钟网络设计方法。通过对高性能通用处理器中时序逻辑特点的详细分析,提出采用带门控使能的多比特触发器设计方法来降低时钟功耗。一方面利用带门控使能的触发器电路降低时钟节点的平均翻转,另一方面通过多比特触发器的采用进一步降低了时钟树规模,从而在不增加ASIC物理设计复杂度的情况下大大降低了龙芯处理器的时钟网络功耗;3.提出了乱序多发射队列的低功耗结构。针对龙芯2号发射队列的设计特点,提出了一种变全相联比较为部分相联比较的低功耗结构,在有效保证处理器性能的基础上实现了发射队列的低功耗设计。并进一步提出通过减少侦听浮点总线的项数以及减少指令立即数域的保存等方法减少发射队列中相应部分的开销,有效降低了面积和功耗;4.提出了物理寄存器堆的低功耗访问方法。首先结合龙芯2号物理寄存器堆的电路设计,提出了多读写端口物理寄存器堆的结构级功耗模型。基于该模型,本文对物理寄存器堆的读写功耗进行了优化,提出了降低物理寄存器堆读写功耗的一系列实用性方法,使得龙芯2号物理寄存器堆的功耗降低约一半左右;
其他文献
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
通过中性盐雾试验、电化学阻抗谱测试两种方法,研究了4种体系的紧固件涂层在海洋环境中的腐蚀行为,并对比了4种涂层体系的防护性能。结果表明:渗锌层+达克罗涂层+有机涂层封闭的涂
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
针对数据中心空调冷水系统在不同运行模式下对冷却塔出水温度的不同要求,设计基于PLC和变频的冷却塔监控系统;对冷却塔在不同工况下的控制程序进行优化,通过调节冷却水循环水
数据存储技术是计算机领域研究的热点之一。随着Internet规模的不断扩大和多媒体技术的出现,视频、音乐、图片、电子书籍等大量数据充斥着网络。如何对海量的数据进行快速、高
城市基础设施建设是推进城市化进程必不可少的物质保证。最近,我们对全省城市基础设施状况进行了调研,调研的范围为市政、环卫、供水、排水、燃气、园林绿化、城市防洪等;城市住
重复数据删除技术是网络存储系统中一种数据无损压缩的解决方案,可以有效地抑制数据存储开销过快的增长,缩减存储系统的构建以及运营管理的成本。在数据信息量迅猛增长的背景下
2015年1月7日,长庆油田采气一厂1100口井日产天然气2620万m^3,不仅比入冬前每日增长1000万m^3以上,而且比上年供气峰值增长300多万m^3。老气田靖边气田不仅是长庆油田向西安
本刊讯滕州市房地产开发管理办公室结合住宅产业化管理方面的实际情况,积极作为,优质服务,以住宅性能认定作为切入点,大力推进全市的住宅产业化进程。去年4月份,滕州市成功获得“
目的:通过观察左旋延胡索乙素(L-THP)对长春新碱诱导的神经病理性疼痛大鼠痛阈值及其脊髓腰段TNF-α、IL-1β表达的影响,探讨L-THP对化疗痛的作用及其在脊髓水平的作用机制。