Temperaturbewusste Mikroarchitektur

Da die Kühlkosten exponentiell steigen, ist das Entwerfen von Kühlungslösungen für die ungünstigsten Stromverbrauchsszenarien äußerst kostspielig. Chips, die ihre Ausführungs- und Stromverbrauchseigenschaften autonom modifizieren können, erlauben die Verwendung kostengünstigerer Kühlungslösungen und gewährleisten gleichzeitig eine sichere Temperaturregelung. Die Bewertung von Techniken für dieses dynamische Thermomanagement (DTM) erfordert jedoch ein thermisches Modell, das für architektonische Studien praktikabel ist. Dieses Papier beschreibt HotSpot, ein genaues, aber schnelles und praktisches Modell, das auf einem äquivalenten Schaltkreis von thermischen Widerständen und Kapazitäten basiert, die Mikroarchitekturblöcken und wesentlichen Aspekten des thermischen Pakets entsprechen. Die Validierung wurde mittels Finite-Elemente-Simulation durchgeführt. Das Papier führt auch mehrere effektive Methoden für DTM ein: "temperaturverfolgende" Frequenzskalierung, "rechenfähige" Hardwareeinheiten freizugeben und eine "hybride" Strategie, die Fetch-Gating mit dynamischer Spannungsanpassung kombiniert. Letztere zwei erzielen ihren Leistungs- Vorteil, indem sie den parallelen Betrieb auf Befehlsebene nutzen, was die Bedeutung der Mikroarchitekturforschung zur Kontrolle des Anstiegs der Kühlkosten zeigt. Die Modellierung der Temperatur auf Mikroarchitekturebene zeigt auch, dass Leistungskennzahlen schlechte Prädiktoren für die Temperatur sind, dass die Ungenauigkeit von Sensoren erhebliche Auswirkungen auf die Leistung von DTM hat, und dass die Berücksichtigung lateraler Widerstände für die thermische Diffusion wichtig für die Genauigkeit ist.