Otimizando pipelines para potência e desempenho

Durante a fase de conceito e definição dos processadores de alto desempenho de próxima geração, a potência e o desempenho precisarão ser ponderados adequadamente para oferecer um custo/desempenho competitivo. Não é suficiente adotar uma visão centrada no CPI apenas em estudos de definição em estágio inicial. Uma das questões fundamentais que confrontam o arquiteto nessa fase é a escolha da profundidade do pipeline e da frequência-alvo. Neste artigo, apresentamos uma metodologia de otimização que começa com um modelo analítico de potência-desempenho para derivar a profundidade de pipeline ideal para um processador superscalar. Os resultados são validados e aperfeiçoados ainda mais utilizando análises baseadas em simulação detalhada. Como parte da metodologia de modelagem de potência, desenvolvemos equações que modelam a variação de energia como uma função da profundidade do pipeline. Nossos resultados com um conjunto de aplicações SPEC2000 mostram que, quando tanto a potência quanto o desempenho são considerados para otimização, o período de clock ideal é em torno de 18 FO4. Também fornecemos uma análise de sensibilidade detalhada da profundidade ideal do pipeline em relação a suposições-chave desses modelos de energia.