Reduction of energy consumption in MPSOCS through a dynamic frequency scaling technique - Rosa, Thiago Raupp da (2012)
MPSoCs baseados em NoC têm sido empregados em sistemas embarcados devido ao seu alto desempenho, atingido através do uso de múltiplos elementos de processamento (PEs). Entretanto, a especificação da funcionalidade, agregada a especificação de requisitos de consumo de energia em aplicações móveis, pode comprometer o processo de projeto em termos de tempo e/ou custo. Dessa forma, a utilização de técnicas para gerenciamento de consumo de energia é essencial. Além disso, aplicações que possuam carga de trabalho dinâmica podem realizar esse gerenciamento dinamicamente. A utilização de técnicas para escalonamento dinâmico de tensão e frequência (DVFS) mostrou-se adequada para a redução do consumo de energia em sistemas computacionais. No entanto, devido à evolução da tecnologia, a variação mínima de tensão é menor, e o tempo de resposta elevado dos métodos de DVFS pode tornar esta técnica inadequada em tecnologias DSM (deep sub-micron). Como alternativa, a utilização de técnicas para escalonamento dinâmico de frequência (DFS) pode prover uma boa relação custo-benefício entre economia e consumo de energia. O presente trabalho apresenta um esquema de escalonamento dinâmico de frequência distribuído auto-adaptável para MPSoCs baseados em NoC. Ambos os elementos do MPSoC (NoC e PEs) possuem um esquema específico. O esquema para os PEs leva em consideração as cargas de computação e comunicação do mesmo. Na NoC, o esquema é controlado através de informações provenientes do pacote que trafega na rede e da atividade do roteador. Além disso, um módulo para geração local de relógio é apresentado, o qual é responsável por prover o sinal de relógio para PEs e roteadores da NoC. O esquema de geração do sinal de relógio é simples, baseado em roubo de ciclo de um sinal de relógio global. Este ainda fornece uma ampla variedade de frequências, induz baixo custo adicional de área e consumo e responde rapidamente a uma nova configuração. Para avaliar o esquema proposto, aplicações sintéticas e reais foram simuladas. Os resultados mostram que a redução no número de instruções executadas é de até 65% (28% em média), com um custo adicional de no máximo 14% no tempo de execução (9% em média). Em relação à dissipação de potência, os resultados mostram que a redução é de até 52% nos PEs (23% em média) e de até 76% na NoC (71% em média). O overhead de consumo apresentado pelo esquema dos PEs é de 3% e pelo esquema da NoC é de 10%