25、多核系统的运行时热管理

多核系统的运行时热管理

1. 热感知映射流程概述

热感知映射流程主要包含应用模型、架构规格、3D IC 模型、“热分析”、目标功率分布、映射和吞吐量验证以及静态映射等部分。其整体目标是在满足各种约束条件的情况下，实现多核系统的高效热管理。

1.1 热感知映射的基本原理

靠近散热器的层能够更快地散热，因此可以在不过热的情况下处理更多的负载和功率，从而获得更高的目标功率比。此外，功率密度、布局和芯片在水平面上的绝对位置也会影响其目标功率比。最终的“目标功率分布（PD）”为每个芯片分配一个功率比，并将其传递给映射算法。映射算法会尝试找到一种映射，使其接近该分布，同时最小化能量消耗并满足所有时序和存储约束。

1.2 两步结构的优势

高分辨率的热模拟运行时间较长，在有限的运行时间内无法对每个候选映射进行温度模拟。许多现有方法通过应用启发式算法来避免迭代热模拟，但这些启发式算法在定量方面往往不够准确，需要设计人员手动调整以匹配实际芯片特性并找到良好的映射。而本文提出的方法在流程的第一步自动完成这种调整，在映射步骤中无需进行热模拟，与对大量候选映射进行温度模拟的方法相比，大大减少了运行时间。

2. 热分析步骤

2.1 热分析算法结构

热分析步骤的结构如图 9.9 所示。更新算法根据上一次功率分布（PD）产生的稳态温度分布来调整芯片的功率比 Rt。芯片 t 的功率比 Rt 对应于总芯片功率 P 与芯片 t 中耗散功率的比值。芯片 t 中耗散的功率 Pt = Rt × P，根据芯片内的功率分布在该芯片的各个块之间进行分配。通过这种方式，为芯片中的每个块生成一个功率轨迹。为了限制热模拟