一種基于預(yù)采樣的模塊級(jí)熱分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了種基于預(yù)采樣的模塊級(jí)熱分析方法，該分析方法包括采樣熱阻矩陣S的預(yù)提取模塊，預(yù)提取模塊將S作為參數(shù)庫輸入S到實(shí)用電阻矩陣R的映射模塊，映射模塊將R作為參數(shù)庫輸入到基于R計(jì)算芯片溫度Tchip的模塊。由于是采用預(yù)提取方法，然后將根據(jù)方案中模塊的大小與位置直接使用S計(jì)算出模塊之間的相關(guān)熱阻矩陣R，芯片布局變化后無需再次提取芯片模塊的相關(guān)熱阻，該分析法可以獲得3.7倍的加速效果。
【專利說明】一種基于預(yù)采樣的模塊級(jí)熱分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子自動(dòng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于預(yù)采樣的模塊級(jí)熱分析方法。【背景技術(shù)】
[0002]目前多核CPU采用同質(zhì)架構(gòu)，即每個(gè)核擁有相同的邏輯功能模塊、容量相同的專享緩存(cache)，占有相同的內(nèi)核面積，同時(shí)共享LLC緩存、I/O等功能模塊。每個(gè)核具有相同數(shù)量的工作模式，每種工作模式具有不同的能耗，即每個(gè)核具有一個(gè)全速高能模式外，還具有多個(gè)節(jié)能程度不同的節(jié)能模式。
[0003]在每個(gè)核內(nèi)，一般都具有一個(gè)功耗密度最大的邏輯功能模塊、一個(gè)指令LI緩存和一個(gè)數(shù)據(jù)LI緩存，其功耗密度次之，一個(gè)功耗密度最小的L2緩存。由于注入的熱量大，每個(gè)核的熱點(diǎn)(溫度最高點(diǎn))出現(xiàn)在邏輯功能模塊，所以在物理設(shè)計(jì)中，邏輯功能模塊一般要布放在散熱條件好的芯片邊沿處，而將功耗密度最小的LLC緩存布放在散熱條件最差的芯片中央，以降低芯片的熱點(diǎn)溫度。圖1a為Alpha 21264芯片的物理布局[13]，用HotSpot計(jì)算分析的溫度分布如圖1b所示。
[0004]芯片熱分析及HotSpot模塊級(jí)模型
[0005]在MPSoC結(jié)構(gòu)級(jí)熱分析中，一般采用穩(wěn)態(tài)熱分析方法計(jì)算溫度分布，以降低計(jì)算復(fù)雜度[7，8]。對(duì)于穩(wěn)態(tài)熱分析而言，將芯片的功耗分布作為注入的熱流向量P，對(duì)芯片進(jìn)行離散化建模后，可以獲得節(jié)點(diǎn)之間的熱導(dǎo)矩陣G，目前多采用如下的穩(wěn)態(tài)熱分析方程計(jì)算節(jié)點(diǎn)溫度分布向量T:
[0006]GXT = P (I)
[0007]對(duì)于多核DPTM研究，目前廣泛采用Skadron等發(fā)表的HotSpot熱分析模型進(jìn)行構(gòu)建熱導(dǎo)矩陣G，并采用上式進(jìn)行計(jì)算。HotSpot采用基于等效熱導(dǎo)的電路模型，將體系結(jié)構(gòu)級(jí)的塊作為分析熱點(diǎn)的對(duì)象。
[0008]電熱耦合效應(yīng):溫度對(duì)漏電流功耗的影響
[0009]芯片功耗由動(dòng)態(tài)功耗Pdynamic與靜態(tài)功耗Pleakage兩部分組成，隨著工藝的提高，Pleakage已成為芯片功耗的主要貢獻(xiàn)者。而工作溫度的升高可以明顯增大Pleakage,此現(xiàn)象稱之為電熱耦合效應(yīng)。本發(fā)明通過HSPICE軟件進(jìn)行曲線擬合[15]、以獲得如下的溫度與漏電流之間的關(guān)系式:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種基于預(yù)采樣的模塊級(jí)熱分析方法，其特征在于，所述分析方法包括采樣熱阻矩陣S的預(yù)提取模塊，預(yù)提取模塊將S作為參數(shù)庫輸入S到實(shí)用電阻矩陣R的映射模塊，映射模塊將R作為參數(shù)庫輸入到基于R計(jì)算芯片溫度Tchip的模塊； 在預(yù)提取模塊內(nèi)，首先輸入內(nèi)核尺寸采樣質(zhì)元邊長(zhǎng)h數(shù)據(jù)，再將將質(zhì)元邊長(zhǎng)h數(shù)據(jù)離散化得到M = nxXny個(gè)質(zhì)元，將離散后的質(zhì)元進(jìn)行M此熱阻向量提取構(gòu)建S采樣熱阻矩陣； 在映射模塊內(nèi)，輸入布圖方案得到N個(gè)木塊的面積與位置，根據(jù)模塊的角坐標(biāo)，去頂每個(gè)模塊涵蓋的質(zhì)元及其占比；再根據(jù)模塊的中心坐標(biāo)，確定每個(gè)模塊的中心點(diǎn)、相鄰質(zhì)元及其影響系數(shù)；在順序取出模塊根據(jù)所占的質(zhì)元及其占比，計(jì)算模塊P為所有模塊中心點(diǎn)的相鄰質(zhì)元所帶來的溫度升高Tiu ;根據(jù)模塊q中心點(diǎn)的相鄰質(zhì)元及其影響系數(shù)，來計(jì)算模塊P對(duì)模塊q所帶來的溫度升高Tp、q，及模塊P和模塊q之間的相關(guān)熱阻Rp，q，構(gòu)建實(shí)用矩陣； 在芯片溫度Tdlip模塊內(nèi)，收入所有工作模式下的熱量注入向量P序列，根據(jù)注入向量P和實(shí)用矩陣來計(jì)算模塊的溫度T,，統(tǒng)計(jì)出模塊的溫度最高值為芯片溫度Tdlip，根據(jù)熱量注入向量P序列所對(duì)應(yīng)的Tdlip序列來統(tǒng)計(jì)輸入布圖方案的最高芯片溫度Tmax。
2.如權(quán)利要求1所述的基于預(yù)采樣的模塊級(jí)熱分析方法，其特征在于，所述預(yù)采樣熱阻矩陣S=j[0,M) JfS= IaiijI1I1J [O, Μ)簡(jiǎn)稱為采樣熱阻矩陣，」是采樣質(zhì)元i與采樣質(zhì)元j之間的互阻，aUj是采樣質(zhì)元i的自阻。
3.如權(quán)利要求1所述的基于預(yù)采樣的模塊級(jí)熱分析方法，其特征在于，所述模塊P，它的熱量激勵(lì)共覆蓋np個(gè)采樣質(zhì)元，對(duì)于模塊q中心點(diǎn)的影響點(diǎn)j，它對(duì)點(diǎn)j溫度升高Tpij的貢獻(xiàn)為:
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104021260SQ201410295456
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】駱祖瑩, 鄒甜, 趙國(guó)興, 李曉怡 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)