多核处理器温度均衡策略研究

摘要

随着时代的进步，传统单核处理器受制于工艺，性能很难得到提升，难以满足用户对高性能处理器日益增长的需求。因此多核处理器的概念被提出并得到快速发展，八核处理器已在日常生活中被广泛应用。但越来越小的芯片上集成了越来越多的核心，使得处理器的温度过高并造成散热困难。
　　本文首先对有关降低处理器温度功耗的技术进行研究并分别讨论了不同技术的优势和不足，在对它们详细分析的基础上，着重从操作系统的角度，尤其是从时下运用非常广泛的CFS调度算法着手来研究多核处理器上的温度功耗均衡模型。基于操作系统级别控温策略进行控温，重点研究通过硬件性能计数器进一步计算出进程的功耗预测值，当某一个处理器内核温度高于设立的阈值时，对该处理器核心上的进程权重进行调整，缩短最热进程在一个时间片内的运行时间。若达不到控温的效果则根据处理器核心的负载情况进行核间迁移，从而使温度分布更均衡，也使得温度的增长速率放缓。本文在不影响处理器性能的前提下对操作系统相关调度进行改进，改善处理器温度情况。最后通过HotSpot仿真工具对研究理论做出验证，分别验证了单个核心温度过高时采用的核上控温策略和多核心进程迁移的效果。验证结果表明，这种调度策略对改善高温核温度，均衡处理器温度分布有一定效果，对系统的算法有一定改良。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 硬件控温方法

1．2．2 软件控温方法

1．3 课题主要研究内容

第二章 Linux调度技术研究现状

2．1 Linux公平调度器

2．1．1 CFS主要数据结构

2．1．2 进程的优先级及权重

2．2 处理器温度监测

2．2．1 温度传感器监测方式

2．2．2 性能计数器监测方式

2．3 模型构建方法

2．3．1 系统模型的构建

2．3．2 温度模型的构建

2．3．3 功耗模型的构建

2．4 进程分配

2．5 核间进程调度

2．6 本章小结

第三章 基于负载状况的处理器控温策略

3．1 考虑负载的进程分配策略

3．2 核上控温策略

3．2．1 控温策略模型推导

3．2．2 核上控温理论实现

3．3 处理器核间迁移策略

3．4 本章小结

第四章 仿真及分析

4．1 仿真环境

4．1．1 仿真模型

4．1．2 HotSpot模型简介

4．2 配置参数

4．3 仿真实验

4．3．1 控温策略仿真

4．3．2 核间调度策略仿真

4．4 仿真分析结果

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 研究总结

5．2 研究展望

参考文献

致谢