本發(fā)明涉及多處理器
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及片上多處理器系統(tǒng)多線程同時(shí)運(yùn)行的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CMP(片上多處理器)憑借其強(qiáng)大的并行處理能力，逐漸成為主流，而CMP的并行處理能力，也隨著集成核心數(shù)量的增加而逐漸提高。然而，核心數(shù)量的增加也帶來了問題：假如同時(shí)激活CMP的所有核心，可能會(huì)使CMP系統(tǒng)的整體功耗超過TDP(散熱設(shè)計(jì)功耗)，此時(shí)系統(tǒng)的發(fā)熱量，已經(jīng)超出散熱系統(tǒng)可以承載的范圍，若不進(jìn)行冷卻，溫度會(huì)進(jìn)一步升高，對(duì)CMP造成損害。為了提高CMP內(nèi)部程序的響應(yīng)速度，有研究者提出了短時(shí)sprinting(多線程同時(shí)運(yùn)行)方案和sprint-and-rest(這是一種周期性的sprinting模式，假如sprinting階段，系統(tǒng)以超過TDP的狀態(tài)運(yùn)行，那么在溫度到達(dá)系統(tǒng)能夠容忍的上限后，便轉(zhuǎn)為冷卻狀態(tài)，待冷卻一定時(shí)間后，又重復(fù)之前的sprinting過程)方案，短時(shí)sprinting這種模式根據(jù)sprinting頻率的不同，運(yùn)算性能會(huì)優(yōu)于或者劣于單核/單線程模式。針對(duì)sprint-and-rest，采用4核1.6G的sprinting模式與4核3.2G的sprinting模式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)1.6G的表現(xiàn)優(yōu)于單線程，而3.2G的表現(xiàn)弱于單線程。所以，對(duì)于sprint-and-rest模式，并不是sprinting頻率越高越好，較低的頻率配合較長(zhǎng)的時(shí)間反而可以有更優(yōu)秀的性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的片上多處理器系統(tǒng)多線程同時(shí)運(yùn)行的優(yōu)化方法通過獲取的最佳運(yùn)行頻率能夠使片上多處理器擁有持續(xù)強(qiáng)大的并行處理能力。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提供一種片上多處理器系統(tǒng)多線程同時(shí)運(yùn)行的優(yōu)化方法，其包括以下步驟：獲取片上多處理器系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)功耗所在的動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)；當(dāng)散熱設(shè)計(jì)功耗大于其所在動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的最小功率時(shí)，獲取片上多處理器系統(tǒng)當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值；計(jì)算當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值與散熱設(shè)計(jì)功耗之間的差異；當(dāng)差異大于預(yù)設(shè)精度時(shí)，采用當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值與預(yù)設(shè)步長(zhǎng)的累計(jì)值更新當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值；當(dāng)差異小于等于預(yù)設(shè)精度時(shí)，輸出當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值作為片上多處理器系統(tǒng)多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率。本發(fā)明的有益效果為：采用本方案的方法能夠在預(yù)設(shè)精度下，準(zhǔn)確獲取CMP的所有核心長(zhǎng)時(shí)間擁有強(qiáng)大的并行處理能力的最佳頻率，CMP的所有核心在最佳頻率下運(yùn)行時(shí)，其溫度不會(huì)超過所設(shè)定的上限溫度，整個(gè)系統(tǒng)可以持續(xù)不斷地運(yùn)行，具有最佳的每秒執(zhí)行指令數(shù)。附圖說明圖1為片上多處理器系統(tǒng)多線程同時(shí)運(yùn)行的優(yōu)化方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式的范圍，對(duì)本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。圖1示出了片上多處理器系統(tǒng)多線程同時(shí)運(yùn)行的優(yōu)化方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。如圖1所示，該優(yōu)化方法100包括步驟101至步驟105。在步驟101中，獲取片上多處理器系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)功耗所在的動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)；在獲取之前，首先需要輸入預(yù)先設(shè)定的動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)，并將搜索的初始等級(jí)設(shè)為1。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，獲取片上多處理器系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)功耗所在的動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)進(jìn)一步包括：獲取預(yù)先設(shè)定的所有動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)；判斷當(dāng)前動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的功率是否大于等于散熱設(shè)計(jì)功耗：若是，則片上多處理器系統(tǒng)的散熱設(shè)計(jì)功耗位于當(dāng)前動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)(DVFS等級(jí))；否則，判斷當(dāng)前動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的下一個(gè)動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)與散熱設(shè)計(jì)功耗的大小關(guān)系。實(shí)施時(shí)，本方案優(yōu)選當(dāng)前動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的功率為當(dāng)前動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的平均功率。在步驟102中，當(dāng)散熱設(shè)計(jì)功耗大于其所在動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的最小功率時(shí)，獲取片上多處理器系統(tǒng)當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值。其中當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值的初始值可以設(shè)置為散熱設(shè)計(jì)功耗所在的動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)內(nèi)的最小功率，也可以設(shè)置為在該等級(jí)下的最小功率加一固定頻率步長(zhǎng)。當(dāng)散熱設(shè)計(jì)功耗大于其所在動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的最小功率時(shí)，則表明片上多處理器系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)內(nèi)最大功率與最小功率區(qū)間內(nèi)能夠找到使片上多處理器擁有持續(xù)強(qiáng)大的并行處理能力的最佳功率。在步驟103中，計(jì)算當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值與散熱設(shè)計(jì)功耗之間的差異。在步驟104中，當(dāng)差異大于預(yù)設(shè)精度時(shí)，采用當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值與預(yù)設(shè)步長(zhǎng)的累計(jì)值更新當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，更新當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值時(shí)，還包括：記錄當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行時(shí)的差異和上一次嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行時(shí)的差異；當(dāng)當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行時(shí)的差異與上一次嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行時(shí)的差異的正負(fù)符號(hào)互異(其中一個(gè)為正數(shù)，另一個(gè)為負(fù)數(shù))時(shí)，則表明不能尋找到使片上多處理器擁有持續(xù)強(qiáng)大的并行處理能力的最佳功率。為了規(guī)避這種情況，本方案將當(dāng)前步長(zhǎng)按預(yù)設(shè)的比例縮小，以減小搜索范圍，提高搜索精度，從而逼近要尋找的最佳功率。其中，預(yù)設(shè)步長(zhǎng)的初始值為一個(gè)大于零的常數(shù)。實(shí)施時(shí)，本方案優(yōu)選當(dāng)散熱設(shè)計(jì)功耗小于等于其所在動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的最小功率時(shí)，輸出散熱設(shè)計(jì)功耗所在動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的上一個(gè)動(dòng)態(tài)電壓頻率縮放等級(jí)的最高頻率作為片上多處理器系統(tǒng)多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率。在步驟105中，當(dāng)差異小于等于預(yù)設(shè)精度時(shí)，輸出當(dāng)前嘗試多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率值作為片上多處理器系統(tǒng)多線程同時(shí)運(yùn)行的頻率。實(shí)施例下面使用sniper,hotspot以及mcpat作為聯(lián)合仿真平臺(tái)，在多種電壓/頻率下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)設(shè)置的上限溫度為80攝氏度，下限溫度為50攝氏度，TDP值約為42W。CMP在sprinting模式下的溫度到達(dá)上限后，便切換為rest模式，待溫度冷卻至下限溫度后，再次切換為sprinting模式。在如表1所示的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表2，其中，Inf表示當(dāng)前電壓/頻率下，CMP可以持續(xù)運(yùn)行。表2前五行是本方案預(yù)先設(shè)定的DVFS等級(jí)下運(yùn)行得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，最后一行是在尋找到的最佳的頻率或電壓情況下，運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。表1實(shí)驗(yàn)條件參數(shù)配置核心數(shù)量64一級(jí)指令緩存(私有)64KB一級(jí)數(shù)據(jù)緩存(私有)64KB二級(jí)緩存(私有)64KB末級(jí)緩存(共享)16MB互聯(lián)方式NoC工藝22nm表2實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，在最佳頻率下，CMP可以持續(xù)運(yùn)行，且此時(shí)每秒執(zhí)行指令數(shù)優(yōu)于其余DVFS等級(jí)下的每秒執(zhí)行指令數(shù)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3