CSR:Small: A Control-Theoretic Approach to Simultaneously Meeting Timing and Power/Thermal Constraints for Multi-Core Embedded Systems

CSR:Small:同时满足多核嵌入式系统的时序和功耗/热约束的控制理论方法

基本信息

  • 批准号:
    0915959
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.95万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-09-01 至 2013-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5).High-performance real-time embedded systems have stringent requirements for key performance properties, such as end-to-end timeliness and reliability, in order to operate properly. In recent years, with the continuously decreasing feature size and increasing demand for computational capabilities, today's high-performance embedded systems face an increasing probability of overheating and even thermal failures. As a result, their power consumption and temperature must be explicitly controlled for improved reliability. On the other hand, multi-core processors have recently become the main trend in the current processor development, due to some well-known technological barriers. Consequently, future high-performance embedded systems can be expected to be equipped with multi-core or even many-core processors. Therefore, new control algorithms need to be developed to simultaneously meet the timing and power/thermal constraints for multi-core embedded systems.This project aims to develop a holistic framework, based on recent advances in feedback control theory, to meet both timing and power/thermal constraints for high-performance embedded systems with multi-core processors. Our framework can make three major contributions. First, our solution can coordinate different control strategies to meet both constraints with guaranteed system stability. Second, we propose novel power/thermal control (capping) algorithms for multi-core processors to achieve improved control accuracy and system performance. Third, we propose new feedback scheduling algorithms to utilize the new features available in multi-core processors, such as shared L2 caches and per-core dynamic voltage frequency scaling (DVFS), for improved real-time performance. We also plan to investigate heterogeneous cores, memory power management, and system controllability for better power/thermal control and timeliness guarantees.
该奖项是根据2009年美国复苏和再投资法案(公法111-5)资助的。高性能实时嵌入式系统为了正常运行,对端到端及时性和可靠性等关键性能有着严格的要求。近年来,随着特征尺寸的不断减小和对计算能力需求的不断增加,当今高性能嵌入式系统面临过热甚至热失效的可能性越来越大。因此,为了提高可靠性,必须明确控制它们的功耗和温度。另一方面,由于一些众所周知的技术障碍,多核处理器已成为当前处理器发展的主要趋势。因此,未来的高性能嵌入式系统将配备多核甚至多核处理器。因此,需要开发新的控制算法来同时满足多核嵌入式系统的时序和功率/热约束。该项目旨在开发一个整体框架,基于反馈控制理论的最新进展,以满足多核处理器高性能嵌入式系统的时间和功率/热限制。我们的框架可以做出三个主要贡献。首先,我们的解决方案可以协调不同的控制策略,以满足两个约束,并保证系统的稳定性。其次,我们提出了新的多核处理器功率/热控制(封顶)算法,以提高控制精度和系统性能。第三,我们提出了新的反馈调度算法,以利用多核处理器中可用的新功能,如共享L2缓存和单核动态电压频率缩放(DVFS),以提高实时性能。我们还计划研究异构内核、内存电源管理和系统可控性,以获得更好的电源/热控制和及时性保证。

项目成果

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