Bewertung von Leistung und Performance global asynchroner, lokal synchroner Prozessoren

Wir verwenden eine zyklusgenaue Simulationsumgebung, um die Auswirkungen von Asynchronität in einer superskalaren Prozessorarchitektur zu untersuchen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Übergang von einer synchronen zu einer global asynchronen, lokal synchronen (GALS) Architektur wie erwartet zu einem Rückgang der Leistung führt, jedoch die Eliminierung der globalen Uhr nicht zu drastischen Energieeinsparungen führt. Aus der Perspektive der Energieeffizienz sind GALS-Designs im Vergleich zu synchronen Architekturen von Natur aus weniger effizient. Die Flexibilität, die durch die unabhängig steuerbaren lokalen Uhren geboten wird, ermöglicht jedoch die effektive Nutzung anderer Energiespartechniken wie dynamisches Spannungsmanagement. Unsere Ergebnisse zeigen, dass für einen 5-Uhr-Domain GALS-Prozessor der Rückgang der Leistung zwischen 5–15 % liegt, während der Stromverbrauch im Durchschnitt um 10 % reduziert wird. Fein abgestuftes Spannungsmanagement verringert die Lücke zwischen vollständig synchronen und GALS-Implementierungen und ermöglicht eine bessere Energieeffizienz.