抢占阈值调度的功耗优化

DVS(Dynamic Voltage Scaling)技术的应用使得任务执行时间延长进而使得处理器的静态功耗(由CMOS电路的泄露电流引起)迅速增加.延迟调度(Procrastination Scheduling)算法是近年提出用于减少静态功耗的有效方法,它通过推迟任务的正常执行来尽可能长时间地让处理器处于睡眠或关闭状态,从而避免过多的静态功耗泄露.文中针对可变电压处理器上运用抢占阈值调度策略的周期性任务集合,将节能调度和延迟调度结合起来,提出一种两阶段节能调度算法,先使用离线算法来计算每个任务的最优处理器执行速度,而后使用在线模拟调度算法来计算每个任务的延迟时间,从而动态判定处理器开启/关闭时刻.实例研究和仿真实验表明,作者的方法能够进一步降低抢占阈值任务调度算法的功耗.     

多核处理器降低功耗技术综述

随着芯片集成度越来越高，处理器功耗已经和性能、时钟频率、芯片尺寸共同成为衡量一个处理器优劣的最主要标准。传统的降低功耗的技术都是针对功耗本身，即动态消耗和静态消耗，针对动态消耗的有多元供能电压技术（Multiple Supply Voltage）、动态电压调节技术（Dynamic Voltage Scaling）和基于时钟信号的技术，针对静态消耗的有通道长度调整技术（Channel Length Scaling）、寄存器锁存技术和能量选通技术（Power Gating）。近两年从处理器结构和算法角度思考降低功耗逐渐成为热点，在未来一段时间将成为研究的主要方向。     

基于DPM和DVS的双效节能调度算法

对于电池供电系统,如何降低功耗已成为系统设计中的一个关键问题.通过对系统功耗组成及任务调度策略进行深入分析,提出一种动态电压调节(DVS)和动态功率管理(DPM)相结合的双效节能调节算法DVS-PM.DPM动态管理处理器及外围模块在工作模式和低功耗模式之间切换,DVS在保证系统实时性前提下,实现系统运行在功耗最低的最佳工作点,达到更好的节能效果.实验结果表明,该节能调度算法能大幅减少系统能量消耗,与不采用节能算法相比,节能55.4%.     

基于解耦De-skew PLL的处理器低功耗同步间歇时钟系统设计

随着高性能处理器集成度、面积以及工作频率的不断增加,时钟动态功耗呈指数级增加,时钟分布不均导致跨时钟域的同步开销显著增大,这些问题逐渐成为制约处理器能效提升的瓶颈.通常处理器核的功耗占多核处理器整体功耗超过70%,而时钟功耗是处理器核功耗的主要组成部分.数字方式的系统动态调频DFS(Dynamic Frequency Scaling)降频的方法需要触发时钟中断例外重新配置时钟生成模块锁相环的相关寄存器,由此带来系统超过毫秒级等待时间开销;而模拟方式连续自适应调节AFS (Adaptive Frequency Scaling)频率变化过程中存在频率过冲响应会增加物理时序设计压力.与此同时功耗的调节降低要以高性能为前提.片上时钟分布长延时随PVT(Process Voltage Temperature)变化产生的不确定时钟相位偏差,为此物理设计增加时序冗余补偿会直接影响到处理器性能.本文提出了新的基于解耦去偏斜锁相环De-skew PLL(De-skew Phase Locked Loop)的同步间歇时钟系统,采用12 nm CMOS工艺实现了去偏斜锁相环的设计,并对整个系统进行了时序性能...     

基于低阈值单元的高性能低功耗设计方法

在高性能IC设计中对高低两种阈值电压技术进行比较,利用低阈值电压降低动态功耗的手段实现降低总功耗的目标,并分析出了两种阈值电压低功耗设计各自适应的电路类型。首先对40nm工艺中标准单元的内部功耗、时序、尺寸进行分析。接着在相同延时下对高阈值和低阈值两种标准单元所设计的反相器链时序电路的功耗进行对比分析。最后基于Benchmark和AES两种类型电路,分别采用高阈值和低阈值进行综合,对比得出在相同时钟周期下更低功耗的设计所对应的阈值电压设计方式。结果显示,在相同的时钟频率下,对动态功耗占据总功耗比例极大的电路使用低阈值设计得到的功耗更低。同样,在动态功耗比例不是极大的电路中,当低阈值综合的slack为正时,以及当高阈值综合的slack为负、低阈值的slack为0时,用低阈值设计功耗更低;而当高阈值、低阈值综合的slack都为0时,用高阈值设计功耗更低。     

嵌入式系统低功耗软件技术研究

嵌入式系统低功耗设计中有硬件技术无法涉足的空间,可通过低功耗软件技术实现降低系统功耗的目的.针对液晶显示器(LCD)电气特性,从软件角度,综合运用动态电源管理技术和动态电压管理技术,根据处理器负载变化趋势和对空闲模式计时的思想,给出了降低液晶显示器功耗的算法和策略;利用优化编译技术中的操作替换和指令排序方法,分析和研究图形图像处理中常见的矩阵变换算法,给出了低功耗策略和验证节能73.9%.并就低功耗软件技术算法和策略给出了结论和提出了下一步研究的方向.     

高性能计算中处理器功耗特征的评测与分析

高性能计算系统的系统结构和应用模式与单机系统或商用机群服务器系统都有很大的不同,掌握功耗特征是提高能效的前提。本文将支撑功耗管理的低功耗技术分为动态资源休眠和动态速率调节两类,并就处理器的这两类机制在高性能计算中的应用进行评测,验证了功耗管理在高性能计算中的有效性,量化分析了处理器功耗特征,指出了当前管理方案的不足及改进设想,对进一步能耗优化有重要的指导意义。     

嵌入式系统动态电压调节设计技术

嵌入式系统的重要特点之一就是工作负载的不均匀性以及动态变化性,可以通过动态关闭设备或者动态调节处理器的工作电压来取得系统性能和功耗之间的平衡。目前已经在系统的多个层次提出了动态电源管理和动态电压调节技术,而且这两种技术已经成为动态低功耗设计过程中的主流技术。本论文则重点阐述动态电压调节设计技术的基本原理和策略模型。     

单处理器多外设实时系统全局能耗优化算法研究

在电池供电的实时嵌入式系统中,能耗是系统设计的一个重要研究问题.动态电压调度和动态电源管理是两种重要的节能技术.前者是动态改变处理器电压/频率,降低处理器能耗;而后者是动态调整片外设备的工作模式,减少片外设备能耗.目前只有少量研究把这两种技术综合在一起.本文研究支持这两种技术的嵌入式全系统实时任务节能调度问题.针对连续和离散处理器频率模型,论文分别提出高效的算法,通过计算系统运行的能耗最小处理器最优频率和设备最优空闲时间,来实现全系统综合节能的目的.实验模拟表明本文算法大大优于其他算法.     

液晶电视的功耗管理技术

本文介绍了液晶电视的功耗管理技术。在图像正常显示状态时,采用降低液晶屏的图像刷新率、亮度补偿和对比度增强等方法来动态减小背光亮度,并关闭不需要工作的接口电路;在待机状态时,采用关闭液晶屏、背光灯管、所有接口和处理电路等方法,以降低处理器工作频率和内存访问速度。这些方法有效减少了液晶电视的消耗功率。