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集成电路的飞速发展使得单芯片上晶体管密度和工作频率变得越来越高,而多核技术的快速发展使得单芯片上集成的核的数目日益增多,导致芯片面临着严峻的功耗和热量耗散的挑战,芯片封装散热的成本逐年上升,多核动态温度管理(Dynamic Thermal Management,DTM)技术为解决多核的温度问题为产生,并已经成为学术界与工业界的研究热点。本文以16核超标量体系结构的多核处理器为研究背景,利用应用程序的历史功耗分析,建立基于反馈的体系结构参数自适应的动态温度管理框架,分等级地实施动态温度管理技术来实现动态温度管理,对峰值温度的管理具有重要意义。本文的主要工作和创新点如下:1.建立了基于历史功耗分析的估算模型。根据每个采样间隔的历史功耗,通过计算平均功耗、总功耗和标准差功耗,根据三者的比较关系建立功耗偏离函数,估算模型反馈功耗偏离函数信息给动态温度管理框架的控制模块,作为控制模块的调节依据。在历史功耗的计算中,加入了泄漏功耗与温度的指数依赖关系,来反映新工艺下泄漏功耗的特征。2.提出了分等级的动态温度管理方法。根据峰值温度的高低,分等级的对峰值温度实施管理,对不同阶段的温度实施不同的方法来达到降温的目的。在峰值温度较低时,通过动态调节超标量体系结构中十级流水线模型的指令部件参数和寄存器文件大小来实现降温,指令部件参数包括指令取指宽度、流出宽度、确认宽度和指令窗口大小。在峰值温度较高时,通过采用动态调频调压(Dynamic Voltage and Frequency Scaling,DVFS)技术来实现降温。峰值温度达到芯片温度阈值时,通过门控技术来调节。3.在ESESC平台上实现了基于指令部件结构自适应的动态温度管理的技术。首先研究分析了ESESC实验平台,在研究ESESC代码结构的基础上,加入动态温度管理技术的框架,通过观察程序运行的温度变化曲线,分析降温和开销数据,对比来说明各种方法的有效性。实验证明,基于反馈的动态温度管理框架能够有效的保证温度平缓变化,基于指令部件的参数调整在最大执行时间开销15.8%时,至少减少峰值温度18.63℃,分等级的动态温度管理方法在最大执行时间开销14.1%时能最小减少峰值温度28.05℃,表明基于反馈的体系结构参数自适应的动态温度管理方法理论正确。