نموذج الأداء والطاقة المعتمد على درجة الحرارة والفولتية عند مستوى المعمارية الدقيقة

يعد الأداء والطاقة قضيتين رئيسيتين في تصميم الأنظمة التي تتراوح من أجهزة الكمبيوتر الخادمة إلى الأجهزة المحمولة. يتأثر الأداء بكل من درجة الحرارة وفولتية الإمداد بسبب اعتماد التأخير في الدائرة على درجة الحرارة والفولتية. علاوة على ذلك، مع تقليص تقنية أشباه الموصلات، يصبح الاعتماد الأسي للطاقة المتسربة على درجة الحرارة والفولتية ذو أهمية كبيرة. لذلك، تتطلب الدراسات التصميمية المستقبلية نمذجة الأداء والطاقة المعتمدة على درجة الحرارة والفولتية. في هذه الورقة، ندرس نمذجة الأداء والطاقة المعتمدة على درجة الحرارة والفولتية عند مستوى المعمارية الدقيقة. نقدم نموذجًا للطاقة المتسربة مع مقاييس درجة الحرارة والفولتية، ونظهر أن الطاقة المتسربة والطاقة الإجمالية تتغير بنسبة 38% و 24%، على التوالي، بين 65 درجة مئوية و 110 درجة مئوية. ندرس الظاهرة الحرارية الناتجة عن الترابط بين درجة الحرارة والطاقة المتسربة، ونظهر أنه بدون نمذجة تعي درجة الحرارة، قد يؤدي تقدير الطاقة المتسربة بشكل غير صحيح إلى فشل الضوابط الحرارية، وقد يؤدي تقدير الطاقة المتسربة بشكل زائد إلى عقوبات أداء مفرطة تصل إلى 5.24%. تؤكد جميع هذه الدراسات على ضرورة نمذجة الطاقة المعتمدة على درجة الحرارة. علاوة على ذلك، ندرس تحسين فولتية الإمداد للحصول على أفضل أداء مع إدارة الطاقة الديناميكية والحرارية تحت خيارات التعبئة المختلفة. نوضح أن إدارة الطاقة الديناميكية والحرارية تسمح للتصميمات باستهداف السيناريو الحراري الأكثر شيوعًا بين المعايير وتحسن الأداء بنسبة 6.59% مقارنةً بالتصميمات المستهدفة للسيناريو الحراري الأسوأ بدون إدارة الطاقة الديناميكية والحرارية. بالإضافة إلى ذلك، قد لا تكون أفضل فولتية V/sub dd/ للحصول على أفضل أداء هي أكبر V/sub dd/ يسمح بها منصة التعبئة المعطاة، وأن تقنيات التبريد المتقدمة يمكن أن تحسن الإنتاجية بشكل كبير.