SysScale:利用多域动态电压频率调节实现高能效移动处理器
硬件体系结构
2020-05-19 v2
摘要
在现代受散热约束的移动片上系统(SoC)中存在三个域:计算域、IO 域和内存域。我们观察到,现代 SoC 通常为 IO 域和内存域分配固定的功率预算(对应最坏情况性能需求),即使它们未被充分利用。这种跨域功率预算的不公平分配会导致两个主要问题:1) IO 和内存域可能以高于所需的频率和电压运行,增加功耗;2) IO 和内存域未使用的功率预算无法用于提升计算域的吞吐率,损害性能。为避免这些问题,根据实际性能需求动态协调 SoC 功率预算在三个域间的分配至关重要。我们提出 SysScale,一种提升移动 SoC 能效的新型多域功耗管理技术。SysScale 基于三个关键思想。首先,SysScale 引入一种精确算法来预测三个 SoC 域的性能(如带宽和延迟)需求。其次,SysScale 使用一种新的 DVFS(动态电压频率调节)机制,根据预测的性能需求将 SoC 功率分配给每个域。第三,除全局 DVFS 机制外,SysScale 还采用域专用技术在不同工作点优化各域的能效。我们在面向移动设备的 Intel Skylake 微处理器上实现 SysScale,并使用多种 SPEC CPU2006、图形(3DMark)和电池续航负载(如视频播放)进行评估。在双核 Skylake 上,SysScale 将 SPEC CPU2006 和 3DMark 负载的性能分别提升至多 16% 和 8.9%(平均分别为 9.2% 和 7.9%)。
引用
@article{arxiv.2005.07613,
title = {SysScale: Exploiting Multi-domain Dynamic Voltage and Frequency Scaling for Energy Efficient Mobile Processors},
author = {Jawad Haj-Yahya and Mohammed Alser and Jeremie Kim and A. Giray Yaglıkçı and Nandita Vijaykumar and Efraim Rotem and Onur Mutlu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.07613},
year = {2020}
}
备注
To appear at ISCA 2020