[發明專利]一種堆疊式多處理器中熱量優化的任務分配方法及裝置

在審

• 申請號: 201810717647.4
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN108897611A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 郭維;鄭重;雷國慶;王俊輝;王永文;竇強;張承義;高軍;倪曉強;孫彩霞;隋兵才;黃立波
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種堆疊式多處理器中熱量優化的任務分配方法及裝置，本發明針對目標堆疊式多處理器，計算各個處理器按照單獨執行同一任務時的熱量指標得到處理器散熱能力序列；針對待執行任務集合，計算各個待執行任務在同一處理器上單獨執行時的熱量指標得到任務發熱能力序列；以散熱最優的處理器與發熱最大的任務配對的原則，建立初始任務分配方案并計算其熱量指標；在初始任務分配方案及其熱量指標的基礎上，通過基因迭代和模擬退火機制，調整任務分配方案，經過迭代選優，獲得熱量指標最佳的任務分配方案。本發明能根據各處理器的散熱能力和各任務的發熱能力進行綜合考慮和迭代優化，獲得最佳任務分配方案，具有熱量控制效果明顯的優點。

技術領域

本發明涉及堆疊式多處理器中任務分配技術，具體涉及一種堆疊式多處理器中熱量優化的任務分配方法及裝置。

背景技術

堆疊式多處理器技術將傳統的平面多處理器芯片通過堆疊并粘連的方式集成到一起，通過垂直方向的連線實現不同堆疊層之間通信交互，從而大大降低了全局連線的長度，進而緩解了長連線延遲對微處理器性能的制約，大幅提高全芯片整體性能。

但內部連線距離變短的同時，也意味著作為熱源的各處理器之間的距離變小，甚至多個熱源處于上下相鄰的位置，更容易出現熱量聚集和散熱能力降低的問題。而堆疊式多處理器技術中作為相鄰堆疊層間粘合材料使用的環氧樹脂類材料或絕緣電介質，都屬于熱阻材料，與硅和金屬相比，其導熱能力較差，從而限制了部分堆疊層在垂直方向上的傳熱和散熱能力。

以上原因使得堆疊式多處理器功耗密度和熱量聚集問題比傳統平面多處理器更加嚴峻，所面臨的溫度壓力也更大。

傳統的任務分配機制一般采用簡單的順序分配方法，即按空閑處理器的序號依次分配，這種任務分配機制具有實現硬件代價最小，分配速度最快的特點，在平面多處理器中應用比較廣泛。但由于忽視了各處理器的散熱能力和各任務的發熱能力，極易出現發熱嚴重的任務被分配散熱能力極差的處理器中，或者多個發熱嚴重的任務被分配到相鄰的處理器，甚至是堆疊式多處理器中上下相鄰的處理器中，這都會導致熱量聚集過于嚴重的情況，導致全芯片的可靠性變差，直至失效。

為了針對堆疊式多處理器提供熱量控制效果明顯的任務分配機制，需要根據堆疊式多處理器中各處理器的散熱能力和各任務的發熱能力進行綜合考慮和迭代優化，目前尚未有公開有效的方法和裝置來進行相應處理。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種堆疊式多處理器中熱量優化的任務分配方法及裝置，本發明能根據各處理器的散熱能力和各任務的發熱能力進行綜合考慮和迭代優化，獲得最佳任務分配方案，具有熱量控制效果明顯的優點。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種堆疊式多處理器中熱量優化的任務分配方法，實施步驟包括：

1）針對目標堆疊式多處理器，計算各個處理器按照單獨執行同一任務時的熱量指標，得到處理器散熱能力序列Q1；

2）針對待執行任務集合，計算各個待執行任務在同一處理器上單獨執行時的熱量指標，得到任務發熱能力序列Q2；

3）針對處理器散熱能力序列Q1和任務發熱能力序列Q2，以散熱最優的處理器與發熱最大的任務配對的原則，建立初始任務分配方案S0并計算其熱量指標；

4）在初始任務分配方案S0及其熱量指標的基礎上，通過基因迭代和模擬退火機制，調整任務分配方案，經過迭代選優，獲得熱量指標最佳的任務分配方案Sresult。

優選地，步驟1）的詳細步驟包括：

1.1）選擇測試任務t；

1.2）針對目標堆疊式多處理器，遍歷選擇一個處理器作為當前處理器i；