37、多核系统的功耗建模与可移植嵌入式软件开发

多核系统的功耗建模与可移植嵌入式软件开发

多核系统功耗建模

在多核系统的研究与设计中，准确的性能和功耗参考模型至关重要。在评估研究想法或进行设计空间探索时，这些模型能确保结果具有代表性，并得出正确的结论。

例如，全系统模拟器的一个常见用例是评估系统特定部分的提案，像乱序调度、分支预测器、L1I 缓存大小或使用非易失性内存技术等。具体操作步骤如下：
1. 首先使用基线模型。
2. 然后应用更改。
3. 最后测量和评估差异。

基于典型系统的参考模型是模拟框架的重要组成部分。如果参考模型存在显著误差，它可能无法对测试中的更改做出代表性响应。

虽然 gem5 性能模拟器在经过适当验证和指定时可以实现良好的准确性，但常用的功耗模拟框架仍存在一些问题。近期有研究对 gem5 模型与硬件平台进行了验证，在针对 gem5 中可用事件进行优化的硬件上创建了自上而下的功耗模型，并将这些模型集成到 gem5 中，还提供了将功耗模型应用于 gem5 结果统计的软件工具。此外，该研究还展示了 gem5 模型中的误差如何影响功耗和能量估计，以及这些模型与硬件相比在频率缩放方面的情况。

为了找到最佳权衡，准确和稳定的运行时功耗模型是关键。开发此类模型的技术包括解决一些通常被忽视的问题，如下表所示：
|问题|解决方案|
| ---- | ---- |
|提高系数稳定性|采用特定算法优化系数计算|
|正确指定跨多个 DVFS 级别工作的方程|根据不同 DVFS 级别特性进行方程推导|
|解决异方差性|运用统计方法处理数据异方差|
|建模温度对功耗的影响|建立温度与功耗的关联模型|