亂序處理器指令吞吐量平穩(wěn)化的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法研究.pdf

1、嵌入式多媒體流計(jì)算具有軟實(shí)時(shí)特性,對(duì)其進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)要求計(jì)算過(guò)程具有可預(yù)測(cè)性。亂序處理器通過(guò)在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)發(fā)射多條指令以亂序方式執(zhí)行,導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間難以預(yù)測(cè),限制了其在嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用。因此迫切需要發(fā)展對(duì)亂序處理器指令吞吐量進(jìn)行動(dòng)態(tài)平穩(wěn)化的方法,以提高程序執(zhí)行時(shí)間的可預(yù)測(cè)性。
　　在分析固定系數(shù)比例積分微分(PID)動(dòng)態(tài)平穩(wěn)化亂序處理器指令吞吐量局限性的基礎(chǔ)上,提出了基于變速積分PID的亂序處理器指令吞吐量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法。通過(guò)

2、分析亂序處理器的執(zhí)行機(jī)制及其指令吞吐量變化特征,發(fā)現(xiàn)亂序處理器在提高處理器指令執(zhí)行效率和資源利用率的同時(shí),也使得其執(zhí)行指令過(guò)程變得復(fù)雜和不可預(yù)測(cè)。其指令吞吐量具有高度可變性,指令執(zhí)行具有很大的不確定性。指令吞吐量最大值最高可達(dá)到最小值的4倍之多。而且,在程序?qū)嶋H運(yùn)行時(shí),指令吞吐量發(fā)生突變的情形相當(dāng)普遍?；诠潭ㄏ禂?shù)PID反饋的調(diào)節(jié)方法雖然可以平穩(wěn)化程序緩變時(shí)的指令吞吐量,但是,當(dāng)程序發(fā)生突變時(shí),由于固定系數(shù)PID反饋控制器的積分系數(shù)對(duì)系

3、統(tǒng)誤差的累積太大,導(dǎo)致系統(tǒng)在目標(biāo)值附近振蕩而不收斂。針對(duì)基于固定系數(shù)PID控制器的局限性,提出了變速積分PID控制算法。其能根據(jù)系統(tǒng)偏差的值動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)積分系數(shù),從而得到不同的PID控制量,通過(guò)動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)機(jī)制,來(lái)平穩(wěn)化非平穩(wěn)變化程序的指令吞吐量。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,變速積分PID控制算法不僅能調(diào)節(jié)程序平穩(wěn)變化的指令吞吐量,對(duì)非平穩(wěn)化變化的指令吞吐量,在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)節(jié)后,也能較快地收斂于目標(biāo)吞吐量,從而實(shí)現(xiàn)指令吞吐