可重配置处理器的体系结构级功耗模型与分析

按照可重配置处理器的体系结构建立并实现功耗模型;模型对处理器的电路级特性进行抽象,基于体系结构级属性和工艺参数进行静态峰值功耗估算,基于性能模拟器进行动态功耗统计,并实现三种条件时钟下的门控技术;可重配置处理器与超标量通用微处理器相比,在性能方面获得的平均加速比为3.59,而在功耗方面的平均增长率仅为1.48;通过实验还说明采用简单的CC1门控技术能有效地降低可重配置系统的功耗和硬件复杂度;该模型为可重配置处理器低功耗设计和编译器级低功耗优化研究奠定了基础。     

可配置的微体系结构级功耗评估器研究

功耗评估器是研究体系结构的重要工具,目前国内外已经有一些成熟的微体系结构级功耗评估器,但都仅仅面向单一的体系结构,或支持的功能部件较少,不利于进行全面的功耗分析。论文分析了现有的评估工具各自的优点与不足,设计了一个可配置的微体系结构级功耗评估器,并在Windows下编程实现。实验结果表明该功耗评估器具有可配置性好、适用范围较广的特点。     

高性能微处理器微体系结构级功耗模型及分析

基于Itanium2微处理器体系结构提出单时钟和多时钟域两种基准模型；对处理器的电路级特性进行微体系结构级抽象，建立了参数化的峰值功耗估算模型；提出事件调度算法，实现了多时钟域处理器系统的行为级模拟；以IMPACT工具集作为模拟引擎实现了处理器的动态功耗模拟模型．与其它同类模型Wattch相比，该模型能够支持多时钟系统的模拟，峰值功耗估算精度高了约3％，而模拟速度提高了42％．通过实验说明了多时钟域的功耗特性，在一种多电压和频率环境下，多时钟域处理器的功耗和能量分别降低了21％和38％．该模型可以很好地应用到体系结构级低功耗研究设计．     

基于GCC的VLIW编译系统研究

VLIW机器在单个机器周期中同时发射并执行多个的并行操作,从而获得较高的指令级并行度,这些操作之间的依赖分析和调度工作则被完全交给相应的编译器执行,因此VLIW的并行性能能否充分发挥取决于VLIW体系结构相关编译器的质量。GNU开发的GCC是被最广泛使用的编译系统之一,它具有多语言、多平台支持的能力和开放的结构,能够运用各种成熟的常规编译优化技术生成高效的代码。文章分析了VLIW及GCC的结构特点,提出了一种基于GCC的VLIW编译系统设计方案,利用GCC进行RTL中间代码一级的体系结构无关优化和少量体系结构相关优化,在汇编代码一级针对VLIW结构进行体系结构相关的优化,从而充分利用GCC的成熟编译技术快速开发高效的VLIW多语言编译系统。     

功能部件的输入翻转敏感功耗模型

功耗评估是进行低功耗研究的基础.在高层评估中体系结构级的功耗评估策略主要有两种:基于活动和基于翻转的评估.文章采用了基于输入翻转敏感的方法为功能部件进行功耗建模,该模型考虑了功耗中的数据依赖性,能得到比较精确的功耗评估结果.     

多核处理器可重构Cache功耗计算方法的研究

多核动态可重构Cache是解决Cache功耗困扰的一个重要方法。现有Cache功耗模拟器并不能很好地支持多核动态可重构Cache功耗研究,通过对多核动态可重构Cache的功耗模型进行研究,找到了计算可重构Cache的方法和思路,应用CACTI来分别构建各个组成结构的Cache功耗模型,以较为准确地测算可重构Cache的功耗。在Simics模拟器下构建动态可重构Cache,运行测试程序,对比传统的体系结构,可重构Cache的功耗能够得到10.4%的降低。同时,实验中发现功耗的降低不仅仅是动态可重构Cache贡献的,而是由系统综合产生的,因此在低功耗设计中,要综合考虑整体系统的功耗和性能,避免片面地考虑Cache结构而导致整体功耗的提高。     

算法级能耗分析方法研究

功耗现已成为嵌入式系统设计中一个重要的约束条件,而设计早期在高层所作的功耗评估与优化对整个系统能耗的影响最为显著。论文通过对指令级功耗模型进行研究得到一个算法级的功耗模型,并提出了基于此模型的静态算法能耗效率分析方法,它可以帮助设计者选择能耗较低的算法,对软/硬件系统设计中的功耗优化也有一定的作用。文中最后在功耗评估平台对算法实例进行模拟测试,试验结果验证了此分析方法的有效性。     

面向嵌入式系统的功耗管理硬件抽象层

由于缺乏面向嵌入式系统的功耗管理硬件标准接口，嵌入式操作系统在不同硬件平台上的功耗管理功能缺乏可移植性。该文针对嵌入式系统提出了一种功耗管理硬件抽象层模型，同时引入了抽象功耗可管理组件模型，为操作系统提供了统一的功耗状态转移函数。基于此抽象层，可屏蔽不同硬件结构的功耗管理细节，有效地提高嵌入式操作系统的可移植性。     

一种低功耗高性能的滑动Cache方案

Cache存储器的功耗占整个芯片功耗的主要部分．针对不同类型的应用程序对指令和数据Cache的容量实时需求不同，一种滑动Cache组织方案被提出．它均衡考虑指令和数据Cache需求，动态地调整一级Cache的容量和配置，消除了Cache中闲置部分产生的功耗．SPEC95仿真结果表明，采用滑动Cache结构不但降低了一级Cache的动态和静态泄漏功耗，而且还降低了整个处理器的动态功耗，提高了性能．滑动Cache比两种传统Cache结构和DRI结构的一级Cache平均动态功耗分别降低21．3％，19．52％和20．62％．采用滑动Cache结构与采用两种传统Cache结构和DRI结构相比，处理器平均动态功耗分别降低了8．84％，8．23％和10．31％，平均能量延迟乘积提高了12．25％，7．02％和13．39％．     

基于COM/DCOM的构件组装工具的设计

软件构架技术的研究重点在于软件构架描述语言及其支持工具。该文通过对现有构架技术的研究，提出了基于COM／DCOM／标准组件技术来构造构件组装工具的相关技术，基于COM/DCOM构件的软件开发环境的设计，描述了一个原型系统SOLOSTUDIO。     

基于XYZ/ADL的网络中心化仿真运行支撑平台体系结构形式化描述

网络中心化仿真运行支撑平台体系结构是为了满足动态构建仿真任务共同体而提出的相应支撑环境。采用基于XYZ/ADL的双重软件体系结构描述框架,分别从图形语言和形式语言对仿真运行支撑平台体系结构进行了描述并对仿真任务共同体构建中仿真核心服务层实施了分解与逐步求精。该体系结构描述方法不但从可视化角度表示了仿真运行支撑平台体系结构框图及行为抽象,还从形式化角度验证了体系结构设计的正确性和完整性。该研究是形式化描述方法在军事领域的全新尝试,为仿真运行支撑平台服务的合成与重用机制提供了形式化的理论指导。     

ABC/ADL:一种基于XML的软件体系结构描述语言

作为基于构件的软件开发过程的系统蓝图,软件体系结构(SA)扮演了非常重要的角色,其研究受到越来越多的关注．而软件体系结构描述语言(ADL)是研究和应用SA的基础．提出了一种基于XML的体系结构描述语言——ABC／ADL．ABC／ADL具备大多数ADL描述软件系统高层结构的能力,还支持系统的逐步精化与演化,并支持系统的自动化组装和验证．采用数据互操作标准XML作为元语言,不仅使ABC／ADL具有与其他ADL的互操作性,还有助于实现设计阶段的制品与其他软件生命周期阶段制品之间的可追踪性．     

SMC/ADL:一种层级式构件系统的体系结构描述语言

针对基于SMC构件模型的软件系统静态、运行态和动态抽象建模问题,提出由XML元语言定义和表达的体系结构描述语言——SMC/ADL。该语言从选取系统建模元素的类型、实例和实例行为这3个角度,利用一套XMLSchema定义了软件从设计到运行,直至演化阶段的完整体系结构规约框架,使其对系统高层抽象的支持扩展到整个软件生命周期。相关辅助工具表明了它的有效性和实用性。     

降低指令存储器功耗的一种有效方法：循环缓冲

在超长指令字结构的数字信号处理器中,其指令存储器的功耗所占比重较大。但是,根据数字信号应用的特点,可以采用循环缓冲来减小指令存储器的功耗。本文提出了一种编译器控制的循环缓冲技术,由编译器选择合适的循环代码将其放入循环缓冲,从而减小了取指过程中指令存储器的功耗;给出了循环缓冲的体系结构设计、功耗分析以及有效利用循环缓冲的编译方法;最后用功能级功耗模型验证了该方法的有效性。