异构多核架构中性能与能耗权衡的探索
分布式、并行与集群计算
2019-02-07 v1
摘要
能效已成为现代计算机系统的一大挑战。为应对该挑战，候选系统日益集成异构核心，以通过选用具备合适特性的核心来满足多样化计算需求。特别是，诸如 ARM big.LITTLE 之类的单指令集异构多核处理器极具吸引力，因其在性能与功耗权衡方面提供了良好机遇。尽管已有工作表明该特性可提升系统能效，但通过将此原理推广至更高程度的异构性，仍有可能获得进一步收益。本文旨在通过考察包含三类不同核心的单指令集异构多核架构来探索这些收益。为此，我们以三星 Exynos Octa 5422 芯片作为基线架构，随后使用 gem5 仿真框架结合 McPAT 进行功耗估算，对 Cortex A7、A9 与 A15 核心进行建模与评估。我们证明，改变异构程度及不同核心的比例可带来最高 2.3 倍的能效提升与最高 1.5 倍的性能提升。本研究进一步揭示了工作负载性质对性能/能耗权衡的影响，并就合适的架构配置给出建议。这最终有助于引导未来研究朝向动态可重构异构多核架构（HSA）发展，其中部分核心/簇可临时关闭以优化能效等指标。在处理质量可调算法时这一点尤为有意义——此时精度可换取计算开销，从而仅启用那些对所选算法提供最佳能效的核心。
引用
@article{arxiv.1902.02343,
title = {Exploration of Performance and Energy Trade-offs for Heterogeneous Multicore Architectures},
author = {Anastasiia Butko and Florent Bruguier and David Novo and Abdoulaye Gamatié and Gilles Sassatelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.02343},
year = {2019}
}
备注
11 pages, 6 figure, 2 tables