高性能通用处理器中的漏电功耗优化  

Leakage Power Optimization in High Performance General-Purpose Microprocessor Design

作　　者：张戈[1] 胡伟武[2] 

机构地区：[1]中国科学院计算技术研究所计算机系统结构重点实验室,北京100080 [2]中国科学院研究生院,北京100039

出　　处：《计算机学报》2006年第10期1764-1771,共8页Chinese Journal of Computers

基　　金：国家"九七三"重点基础研究发展规划项目基金(2005CB321600);国家"八六三"高技术研究发展计划项目基金(2005AA119020)资助.

摘　　要：针对高性能通用处理器的结构特性及设计特点,指出了由于在高性能通用处理器中存在发射宽度较大、数据通路规整的基本特点,其大多数电路中的堆叠效应依然明显存在.由此结合一款高性能通用处理器———龙芯2号的具体设计,对该处理器主要数据通路模块进行了输入向量控制,并提出以“直接观察法”、“有效分解法”、“操作数隔离复用法”、“模拟退火算法”等多种技术思想为基础的电路最小漏电功耗分析及优化的实用性方法.实验结果表明,以上方案能够使得处理器的主要数据通路的漏电功耗减少近27%,同时模拟退火算法与以往的随机算法以及遗传算法相比在寻找电路最小漏电功耗的全局搜索能力上具有优势.Leakage power has become a critical issue in today＇s state of art high performance microprocessor design with technology scaling, Input vector control （IVC） take advantage of transistor stacking effects for leakage current reduction, but is usually appropriate for small circuits, This paper points out that the stack effect is still evident for most kinds of large circuits in high periormance general-purpose microprocessor design. A design methodology of leakage power optimization is introduced and some practical minimum leakage power estimation techniques are presented. The experiments show that the proposed method can reduce up to 27% standby leakage power of most circuits in the microprocessor design. In addition, the simulated annealing algorithm promoted in this work has more advantage on finding the minimal leakage of circuits, comparing to previous random algorithm and generic algorithm.

关 键 词：微处理器设计 低功耗设计 漏电功耗 堆叠效应 模拟退火算法 

分 类 号：TP302[自动化与计算机技术—计算机系统结构]