数据流网络能耗与吞吐量权衡的探索
分布式、并行与集群计算
2026-04-01 v1
摘要
动态功率管理策略（如时钟屏蔽和功率屏蔽）在数据流网络中应用于空闲时间可显著节省能耗。然而，这些策略也可能因关机和启动延迟而导致吞吐量下降。这种吞吐量下降对于需要保证吞吐量的信号处理系统尤其有害。作为解决方案，本文首先贡献了一个线性规划公式，用于寻找给定所谓自供电数据流网络的周期性最大吞吐量日程，其中以硬件实现的演员可以在未被启用时进入睡眠状态。根据允许哪些演员断电，可能获得吞吐量和能耗节省之间的权衡。作为第二个贡献，我们提出了混合整数线性规划公式，以确定满足给定吞吐量要求的周期日程，同时最小化每个周期的总能耗，通过识别一组在空闲时段允许断电且不允许断电的演员。最后，作为第三个贡献，我们提出一种称为“Hop和Skip”的多目标设计空间探索策略，高效地探索能耗与吞吐量解的帕累托前沿。实验评估在既有基准和随机生成的图上表明，与暴力扫描相比，显著减少了探索时间。最后，阐述了一个真实世界的案例研究，报告了相关数据流网络在（a）所有演员始终激活、（b）所有演员自供电以及（c）由提出的设计空间探索策略找到的最优能耗与吞吐量权衡点的可实现能耗和吞吐量。
引用
@article{arxiv.2603.29367,
title = {Exploration of Energy and Throughput Tradeoffs for Dataflow Networks},
author = {Abrarul Karim and Joachim Falk and Jürgen Teich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.29367},
year = {2026}
}