[發明專利]基于卷積神經網絡的微處理器非均勻采樣熱分布重構方法

有效

• 申請號: 201910358496.2
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110134567B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李鑫;歐興濤;李智;周巍;段哲民
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F11/30
• 分類號: G06F11/30;G06T7/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種基于卷積神經網絡的微處理器非均勻采樣熱分布重構方法。首先，利用可透紅外光譜的油冷散熱系統完成樣本溫度數據集的制作；其次，在芯片設計或硅后階段完成模型的訓練，并存儲訓練好的網絡；再次，在處理器運行階段，依據熱傳感器采樣溫度數據，使用分類網絡判斷工作負載應用程序的所屬類別；最后，利用對應的熱分布重構網絡得到芯片的整體溫度分布。由于分別設計了工作負載分類網絡模型和熱分布重構網絡模型，因此利用有限數量熱傳感器采樣的非均勻溫度數據進行熱分布重構，恢復得到的芯片整體溫度分布數據更加精確。

技術領域

本發明屬芯片溫度監控技術領域，具體涉及一種基于卷積神經網絡的微處理器非均勻采樣熱分布重構方法。首先，利用可透紅外光譜的油冷散熱系統完成樣本溫度數據集的制作；其次，在芯片設計或硅后階段完成模型的訓練，并存儲訓練好的網絡；再次，在處理器運行階段，依據熱傳感器采樣溫度數據，使用分類網絡判斷工作負載應用程序的所屬類別；最后，利用對應的熱分布重構網絡得到芯片的整體溫度分布。

背景技術

近年來，高性能多核處理器普遍集成片上熱傳感器對芯片實施連續熱監控。熱分布重構技術利用熱傳感器的觀測溫度讀數恢復芯片的整體溫度分布，主要應用于動態熱管理技術中實現全局溫度感知。實際中考慮到制造成本、設計復雜度等原因，芯片中的內置熱傳感器數量和位置受到了限制。對于沒有放置熱傳感器的區域一旦出現熱點，全局溫度感知就可以起到關鍵性的作用，避免由于缺少該區域的溫度信息而導致的功能單元損壞。此外，重構整個芯片熱圖所提供的溫度信息對于多核處理器的細粒度熱管理至關重要，例如熱驅動空間線程遷移和動態電壓頻率縮放等。再者，與使用功耗仿真工具相比，利用芯片整體溫度分布計算得到的每個功能模塊的運行時功耗估計更為準確。因此，熱分布重構技術對于確保處理器芯片的熱安全操作非常重要，尤其是在暗硅時代。

熱分布重構技術主要分為均勻采樣和非均勻采樣兩種，但由于熱傳感器位置的限制，動態熱管理主要使用基于非均勻采樣的熱分布重構技術實現芯片全局溫度感知。熱分布重構的精度在很大程度上會影響動態熱管理的效率，不精確的溫度估計會導致錯誤的預警和不必要的響應，使動態熱管理的可靠性受到影響。熱分布重構一般使用插值技術來實現，但由于插值算法計算量大、運算時間長等因素，并不適用于實時監控。如何快速、精確地實現熱分布重構逐漸成為片上溫度感知領域中一個新的研究熱點。