10125

مديريت توان پوياي خودكار با استفاده از محاسبات تقريبي در يك پردازنده با معماري ريسك فايو

كارشناسي

مهندسي برق - الكترونيك

1404

دكتر ستار ميرزاكوچكي

دكتر هادي‌شهريار شاه‌حسيني

1404/07/22

مهندسي برق

Automated Dynamic Power Management through Approximate Computing in a RISC-V Processor

هدف از اين پروژه، طراحي، ساخت و پياده‌سازي يك بستر قابل بازپيكربندي مبتني بر معماري RISC-V جهت كاربرد هاي مقاوم به خطا با استفاده از محاسبات تقريبي است. سامانه ارائه‌شده تحت عنوان phoeniX داراي ويژگي‌هاي تخصصي براي مديريت مصرف انرژي و افزايش كارايي در سيستم‌هاي نهفته است. نتايج پياده‌سازي در فناوري 45 نانومتر CMOS نشان مي‌دهد كه سامانه پيشنهادي به طور ميانگين مصرف انرزي 7/85 پيكوژول به‌ ازاي هر عمليات را دارد و توان مصرفي ميانگين آن در فركانس 620 مگاهرتز برابر 4/23 ميلي‌وات است. استفاده از سخت‌افزار هاي محاسبات تقريبي موجب كاهش قابل توجه توان مصرفي و افزايش بهره‌وري انرژي شده است. رويكرد كلي اين پژوهش در مديريت پويا توان مصرفي حين محاسبات، شامل استفاده از مدارهاي محاسباتي با دقت قابل تنظيم و مدارهاي تقريبي يا خطادار درون هسته پردازشي است كه با كنترل هوشمندانه بر سطح تقريب، از طريق راهكارهاي تعريف‌شده توسط كاربر يا راهكارهاي خودكار، محقق مي‌گردد. محاسبات تقريبي عموماً در كاربرد هاي مقاوم به خطا مورد استفاده قرار مي‌گيرند؛ جايي كه خطاهاي جزئي تأثير چنداني بر نتيجه كلي ندارند. استفاده از اين اجزاي تقريبي، امكان كنترل پويا بر توان مصرفي را در واحد اجرايي قابل بازپيكربندي فراهم مي‌كند. مزيت عمده بستر پردازشي phoeniX نسبت به رويكردهاي قبلي اين است كه نياز به تغيير مجموعه دستورالعمل‌ها يا بازترجمه كردن نرم‌افزارها ندارد. همچنين، برخلاف سامانه‌هاي چندهسته‌اي كه در آن‌ها هر هسته براي محاسبات دقيق يا تقريبي طراحي شده، پردازنده phoeniX از يك هسته يكپارچه با قابليت تغيير دقت محاسباتي بهره مي‌برد. اين ويژگي‌ها منجر به كاهش چشمگير مصرف توان، افزايش انعطاف‌پذيري و قابليت كاربرد در طيف گسترده‌اي از سامانه‌هاي نهفته مي‌شود.

محاسبات تقريبي , طراحي مدار هاي كم‌مصرف , پردازنده سامانه هاي نهفته , ريسك فايو