[發明專利]一種基于細粒度性能計數器建立系統實時功耗模型的方法

有效

• 申請號: 201410033085.3
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103761393A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 程華;陳左寧;朱建濤;賈家濤;王禮生;王明揚;李超;董國良;程來旺;張超容;夏志禹
• 申請（專利權）人: 無錫江南計算技術研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術領域

本發明涉及集成電路設計、功耗估計、動態功耗管理、系統軟件設計以及系統硬件設計領域，更具體地說，本發明涉及一種基于細粒度性能計數器建立系統實時功耗模型的方法。

背景技術

能耗已經成為制約信息技術發展的重要因素，對計算機系統功耗值的實時獲取，是動態功耗管理的前提和關鍵問題。獲取準確的能耗值，是低功耗調度的前提和依據。

采用直接在系統中添加功耗測量硬件部件的方式，代價較大，并且大部分的系統并不支持。因此，通過建立系統功耗模型，用軟件的手段對系統功耗進行精確估計，具有十分現實的意義。

當前，獲取準確的運行時能耗值有2種方法：1）通過硬件傳感器；2）通過軟件功耗模型進行估算。為每一個節點、每一個部件部署硬件功耗傳感器代價昂貴，難以實施；而功耗預測模型尚處于摸索階段，僅有的幾個實驗室級的模型的精度普遍在10%左右。比如，參考文獻“Xi?Chen,Chi?Xu,Robert?P.Dick,et?al.Performance?and?power?modeling?in?a?multi-programmed?multi-core?environment,Design?Automation?Conference,2010:813-818”中提出了一種在線的、支持多核多線程環境的處理器性能和功耗估算方法，該性能模型采用復用距離直方圖、高速緩存訪問頻率、每個進程的吞吐量和緩存命中率之間的關系來預測系統的吞吐量，系統級功耗模型使用多變量線性回歸推導。參考文獻“G.Contreras,M.Martonosi,J.Peng,et?al.The?XTREM?power?and?performance?simulator?for?the?Intel?XScale?core:Design?and?experiences.ACM?Transactions?on?Embedded?Computing?Systems(TECS),2007,6(1):4”、“Gilberto?Contreras,Margaret?Martonosi.Power?prediction?for?intel?XScale?processors?using?performance?monitoring?unit?events,International?Symposium?on?Low?Power?Electronics?and?Design,2005:221-226”和“Gilberto?Contreras,Margaret?Martonosi,Jinzhang?Peng,et?al.The?XTREM?power?and?performance?simulator?for?the?Intel?XScale?core:Design?and?experiences,ACM?Transactions?on?Embedded?Computing?Systems(TECS),2007:4”的模型中使用了一套功耗權重值，用以將6個硬件性能計數器的值映射到處理器和內存的功耗，功耗權重值是利用參數估計技術得到的，平均誤差率為4%。Singh等提出一種基于性能計數器的多程序多核心環境功率估計模型，這種功率模型的建立過程是臨時性的，需要用戶手動調整模型參數，此外，他們的功耗模型無法處理統一核心上進程之間的時間共享（參見參考文獻：Karan?Singh,Major?Bhadauria,Sally?A.McKee.Real?time?power?estimation?and?thread?scheduling?via?performance?counters,ACM?SIGARCH?Computer?Architecture?News,2009:46-55）。W.Lloyd?Bircher等提出使用回歸曲線擬合，利用9個性能計數器，得到CPU、內存，芯片組，I/O，磁盤五個子系統的功耗模型，平均誤差小于9％（參見參考文獻：Bircher,W.L.and?L.K.John.Complete?system?power?estimation:Atrickle-down?approach?based?on?performance?events.2007:IEEE）。