低電力モードを備えるプロセッサとモード切り替えアルゴリズムによる電力効率の向上

摘要

Tightly-coupled heterogeneous core（TCHC）は，特性の異なる複数の実行系を単一コア内にそなえ，それらを使い分ける事でエネルギー効率を向上させるアーキテクチャである．TCHCは典型的には低電力と高性能の二つの実行モードを備えており，プログラムのフェーズごとに両者を細粒度に切り替えて使用する．しかし，既存のTCHCでは実行モードの替えペナルティや，切り替えアルゴリズムが局所最適となる問題により，十分に消費エネルギーを削減できていなかった．これに対し，本論文ではdual-mode frontend execution architecture（DM-FXA）と呼ぶ新しいTCHCのアーキテクチャと，multi-scaleアルゴリズム（MSA）と呼ぶ新しい切り替えアルゴリズムを提案する．これらのうち，DM-FXAではパイプライン構造の工夫により実行モードの切り替えペナルティを削減する．また，MSAではプログラムの粗粒度な振る舞いを利用することにより，従来のアルゴリズムにあった局所最適の問題を解決する．提案手法を評価した結果，通常のout-of-orderスーパスカラ·プロセッサと比較して96.8%の性能を維持しつつ，平均38.8%のエネルギー削減を達成した．