Abstrakt Strömförbrukning har blivit en viktig angelägenhet inom processordesign. Mer än 95% av dagens mikroprocessorer som produceras idag används i inbyggda system, så låga effektkrav är idag kritiska [30]. Mobila system behöver en extremt effektiv användning av energin på grund av sin begränsade batteritid, som inte förväntas uppleva drastiska ökningar inom en snar framtid. Å andra sidan måste högpresterande mikroprocessorer hantera värmeavledning och höga toppproblem. Detta innebär mycket dyra kylsystem med en ökande relativ kostnad i förhållande till den totala chipkostnaden. För faktiska kylsystem och teknik, över 50 Watt av total upplösning, kostnaden för att skingra en ytterligare Watt blir superlinjär, och kan snart nå en orimlig kostnad [271]. Dessutom flera felmekanismer såsom termisk rymning, grind dielektrisk, korsning trötthet, elektro-migration diffusion, elektrisk-parameter skift och kisel sammankopplingar trötthet blir betydligt värre som temperaturökningar [28]. Som ett exempel på den nuvarande trenden i strömförbrukning, nuvarande mikroarkitekturer som Alpha 21364 och PowerPC 704 skingrar ca 85 respektive 100 Watt [31]. En annan viktig fråga är att den ökande efterfrågan på multimediafunktioner för datorsystem [16] kräver en ökande datorkraft, som ibland uppnås genom högre klockfrekvenser och mer sofistikerade arkitektoniska tekniker, med en uppenbar inverkan på strömförbrukningen. Med den snabba ökningen av designens komplexitet och minskningen av designtiden är nya generationens CAD-verktyg för VLSI-design som PowerMill [13] och QuickPower [12] avgörande för att utvärdera energiförbrukningen vid olika designpunkter, vilket bidrar till att fatta viktiga beslut tidigt i designprocessen. Vikten av en kontinuerlig återkoppling mellan den funktionella systembeskrivningen och effekteffekten kräver bättre och snabbare utvärderingsverktyg och modeller för att snabbt införa förändringar genom olika konstruktionsscenarier. Den senaste forskningen har visat hur arkitektoniska estimeringsverktyg som SimplePower [36], Wattch [6] och Architectural Power Evaluation [7] exakt kan uppskatta effektförbrukningen hos en hel mikroprocessor med en rimlig overhead och noggrannhet. I detta dokument utvärderar vi först den energi som förbrukas av de olika delarna av en superskalarprocessor genom verktyget Architectural Power Evaluation [7], som är en detaljerad simulator på cykelnivå som inkluderar både prestanda- och effektförbrukningsberäkningstekniker. Denna analys visar att en av de kritiska komponenterna för strömförbrukning i moderna superskalarprocessorer är den del som ägnas åt att extrahera parallellism från applikationer på drifttid. I synnerhet, väcka-up funktion, som analyserar data beroenden av programmet genom en associativ sökning i instruktionskön, är den viktigaste maktförbrukande delen av frågan logik. Detta återspeglas i en hög komplexitet krets och hög logik aktivitet. För en typisk mikroarkitektur ansvarar instruktionskön och dess tillhörande problemlogik för cirka 25 % av den totala strömförbrukningen i genomsnitt. Denna observation motiverar en analys av effektiviteten i en stor instruktionskö. Vi noterar först att både tomma poster och färdiga poster förbrukar energi för att utföra en värdelös aktivitet: den förra innehåller inte några giltiga data medan den senare är känd för att vara redo, så de behöver inte kontrolleras av väckarlogiken. Dessutom observerar vi att instruktionskön måste vara stor om dess storlek är fast och hög prestanda önskas för ett brett utbud av applikationer. Olika ansökningar kan dock kräva olika köstorlekar, vilket redan påpekats av andra författare [2]. Dessutom kan kraven på köstorlek variera avsevärt under genomförandet av ett program. Baserat på dessa observationer föreslår vi en teknik för att dynamiskt ändra storlek på instruktionskön enligt egenskaperna hos den dynamiska instruktionsströmmen. Denna teknik minskar den effektiva storleken på instruktionskön med i genomsnitt ca 26%. Vi visar att dessa mekanismer minskar energin 230
I REF minskar energiförbrukningen av frågan logiken genom att dynamiskt omfördela instruktionskön och inaktivera uppvaknandet av färdiga operander.
Energy-effective issue logic
{'venue': 'ISCA 2001', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}