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EOFDM:一种面向众核架构的最低能耗搜索方法
引用本文:朱亚涛,张帅,王达,叶笑春,张洋,胡九川,张志敏,范东睿,李宏亮.EOFDM:一种面向众核架构的最低能耗搜索方法[J].计算机研究与发展,2015,52(6).
作者姓名:朱亚涛  张帅  王达  叶笑春  张洋  胡九川  张志敏  范东睿  李宏亮
作者单位:1. 计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京 100190;中国科学院大学计算机与控制学院 北京 100049;河北农业大学信息科学与技术学院 河北保定071001
2. 国家计算机网络应急技术处理协调中心 北京100029
3. 计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京 100190
4. 计算机体系结构国家重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京 100190;中国科学院大学计算机与控制学院 北京 100049
5. 北京交通大学计算机与信息技术学院 北京 100044
6. 数学工程与先进计算国家重点实验室 江苏无锡214125
基金项目:国家“九七三”重点基础研究发展计划基金项目,“核高基”国家科技重大专项基金项目,国家“八六三”高技术研究发展计划基金项目,国家自然科学基金项目
摘    要:面向能耗优化的面积(核数)-功率(频率)分配问题是当前众核处理器研究热点之一.通过性能-功耗模型了解其在核数-频率空间的分布规律,然后在核数和频率级别这2个维度上通过实测执行逐步搜索,可以获取“核数-频率”配置的最优解,从而达到能耗优化的目的;然而本领域现有方法在核数-频率空间内实测搜索最低能耗时收敛速度慢、搜索开销大、可扩展性差.针对此问题,提出了一种基于求解最优化问题的经典数学方法——可行方向法的最低能耗搜索方法(energy-efficient optimization based on feasible direction method,EOFDM),每次执行都能从核数和频率2个维度上同时减小搜索空间,在迭代执行中快速收敛至最低能耗点.该方法与现有研究中最优的启发式爬山法(hill-climbing heuristic,HCH)进行了对比实验,平均执行次数、执行时间和能耗分别降低39.5%,46.8%,48.3%,提高了收敛速度,降低了搜索开销;当核数增加一倍时,平均执行次数、执行时间和能耗分别降低48.8%,51.6%,50.9%;当频率级数增加一倍时,平均执行次数、执行时间和能耗分别降低45.5%,49.8%,54.4%,在收敛速度、搜索开销和可扩展性方面均有提高.

关 键 词:能耗优化  众核  最优解  可行方向法  启发式爬山法

EOFDM: A Search Method for Energy-Efficient Optimization in Many-Core Architecture
Abstract:
Keywords:energy-efficient optimization  many-core  optimal solution  feasible direction method (FDM)  hill-climbing heuristic(HCH)
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