研究论文

ThermoGater温度调节器：热感知芯片电压调节

作者:

S.凯伦哈塔米法德,

塞尔苏克科塞,

乌利亚·R。卡普斯库作者信息和声明

ISCA’17：第44届计算机体系结构国际年会会议记录

页120-132

https://doi.org/10.1145/3079856.3080250

出版:2017年6月24日出版历史

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摘要

根据工作负载的功率和性能需求的细粒度时间变化调整工作电压，可以有效提高功率效率。因此，当今功率受限的计算平台广泛部署集成（即片上）电压调节，实现快速细粒度电压控制。电压调节器将来自外部能源的功率转换并分配给处理器。不幸的是，功率转换损失是不可避免的，预计的集成调节器设计不太可能消除这种损失，即使是渐近的。通过选择性关闭（即选通）分布式片上调节器以响应功率需求的时空变化来重新配置功率传输，可以以最小的转换损耗维持运行。然而，即使是最小的转换损耗也是相当大的，并且随着转换损耗以热量的形式消散，芯片上的调节器由于占地面积小，很容易导致热紧急情况。

尽管可重构分布式芯片上电源传输正在成为一种新的设计范式，以在尽可能小的功率转换损耗下实现持续运行，但在体系结构层面上，热影响一直被忽视。因此，本文提供了热特性。我们介绍了ThermoGater，它是一种架构调控器，用于收集实用的、热软件调节器门控策略，以缓解（如果不能防止）调节器引发的热紧急情况，这也考虑了电压噪声的潜在影响。实际的ThermoGater策略不仅可以在整个执行过程中有效地保持最小的功率转换损耗，而且与热优化口腔调节器门控相比，可以将芯片上的最高温度（热梯度）平均保持在0.6°C（0.3°C）以内，而最大电压噪声保持在最佳情况下电压噪声分布的1.0%以内。

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ACM SIGARCH计算机架构新闻第45卷第2期
ISCA’17
2017年5月
715页
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