[發明專利]一種基于相關性和人工神經網絡的眾核芯片溫度重構方法

有效

• 申請號: 202111035472.7
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113467590B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 傅玉祥;郭孟豪;李麗;程童;何書專;李偉
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06F1/20
• 分類號: G06F1/20;G06F15/173;G06N3/08
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 肖樂愈秋

本發明提出了一種基于相關性和人工神經網絡的眾核芯片溫度重構方法及系統，該方法基于眾核芯片核與核之間溫度變化之間的相關性確定了熱傳感器的分布位置；人工神經網絡能夠根據熱傳感器獲得的部分核的溫度得出眾核芯片中所有核的溫度。本發明可以支持眾核芯片在多種負載情況下進行溫度重構；當眾核芯片運行多種不同的應用的時候不需要重新確定熱傳感器的分配位置和也無需重新訓練人工神經網絡。本發明所需熱傳感器數目少，重構得到的溫度精度高，能適應多種負載情況，因此有著良好的實用價值和廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種基于相關性和人工神經網絡的眾核芯片溫度重構方法，特別是涉及眾核芯片的溫度重構技術領域。

背景技術

隨著半導體工藝技術的發展，器件的尺寸可以做到越來越小，單個芯片上可以集成的晶體管數目也越來越多，但是由于功耗以及溫度的限制，芯片性能的提升往往達不到預期。為了進一步提高芯片的性能，現在的芯片上往往集成了多個處理器核或者功能模塊。但是隨著核數的增多，特別是當三維架構被提出之后，芯片的功率密度變得更大，散熱途徑變得更長，導致很容易出現過熱的情況。過熱會導致芯片的性能下降，芯片的壽命也會縮短。

現有技術中，為了避免過熱情況的出現，一般在眾核芯片系統中會使用動態溫度管理(Dynamic Temperature Management，DTM)算法，動態溫度管理會監控眾核芯片各個核的溫度，對溫度過高的核實施降低功率等管理方法，保證眾核芯片工作在正常的溫度范圍內。動態溫度管理一般需要知道所有核的溫度，獲得核的溫度的最直接的方法就是在所有核上都嵌入熱傳感器，通過熱傳感器的測量來直接獲得眾核芯片所有核的溫度。但是隨著核數的增多，這樣做會使得成本太高。

發明內容

發明目的：為了降低眾核芯片系統溫度重構過程中使用的熱傳感器數量，同時能夠提高溫度重構的精度，進而能夠讓動態溫度管理算法更好的發揮作用來避免眾核芯片過熱情況的出現，提出一種基于相關性和人工神經網絡的眾核芯片溫度重構方法及系統，以解決現有技術存在的上述問題，同時更好滿足實際應用的需求。

技術方案：第一方面，提出了一種基于相關性和人工神經網絡的眾核芯片溫度重構方法，該方法具體包括以下步驟：

步驟一、由至少一個熱傳感器構成核溫度測量組；

步驟二、判斷眾核芯片核與核之間的相關性并根據相關性結果確定熱傳感器分布位置；

步驟三、構建用于溫度重構的人工神經網絡；

步驟四、利用核溫度測量組采集眾核芯片上的溫度數值；

步驟五、將步驟四中的溫度數值傳輸至人工神經網絡中，對眾核芯片上所有核的溫度進行重構。

在第一方面的一些可實現方式中，由于核與核之間物理上相鄰，或者是某些特殊位置的點對于路由算法有相似的敏感性，使得這些核的溫度變化具有很強的關聯性。為了確定熱傳感器的分配位置，步驟二中進一步為：

步驟2.1、計算核與核溫度之間的相關性；

步驟2.2、將所有核納入需放置熱傳感器的核集合φ中，根據該核集合φ構建核-高相關性核數矩陣，其中為與φ中相對應核的相關性高于預設數值的核的總數目；

步驟2.3、根據核-高相關性核數矩陣，找出中的最大值，并將最大值對應的核標記為傳感器的放置位置，最大值意味著與該核的相關性高于預設數值的核，即具有高相關性的核數目最多；

步驟2.4、 對于步驟2.3，如果與中最大值對應的核不止一個，需要找出這些核中具有的高相關性系數之和最大的核，并將該核作為傳感器的放置位置，如果這些核中具有的高相關性系數之和最大的核有多個，則隨機選取一個作為傳感器的放置位置。

步驟2.5、 將該核以及與該核具有高相關性的核從需放置熱傳感器的核集合φ中剔除，同時更新矩陣，以及核-高相關性核數矩陣；